| 研究課題/領域番号 |
19K04356
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 上智大学 |
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研究代表者 |
高尾 智明 上智大学, 理工学部, 教授 (30245790)
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| 研究分担者 |
坂本 織江 上智大学, 理工学部, 准教授 (40443262)
福井 聡 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70293199)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 高温超伝導 / 超伝導誘導機 / UPS / 風力発電 / 超電導誘導電動機 / 全超電導誘導発電機 / 超電導誘導電動機の動特性シミュレーション / 全超電導誘導発電機の動特性シミュレーション / SIMの動特性解析モデルの構築 / 動特性のシミュレーション / SIMの磁界解析 / 超電導誘導機の発電特性 / 超電導誘導機の動作特性 / 洋上ウィンドファームの系統特性 / 電力機器 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
誘導回転機の２次巻線を高温超伝導線で構成し、その巻線を超伝導的に短絡した超伝導誘導回転機（SIM）を対象とする。本研究ではSIMの特徴である、１）すべりの全域で大トルク発生、２）同期速度に近づくと同期引き込みが起こり、界磁励磁電源を必要としない同期機として振舞う、３）同期運転状態では、電動機動作も発電機動作も可、４）電源電圧が喪失しても２次巻線には超伝導電流が維持され回転慣性により発電可、５）高効率コンパクトな機器の実現可、を生かして発電機動作にも着目し、SIMを電力機器へ応用するための基礎的な研究を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究は誘導回転機の2次巻線を高温超伝導（HTS）線で構成した超伝導誘導回転機 (SIM)の動作特性を実験及び数値シミュレーションにより解析した。主要応用分野として，フライホイール型瞬時電圧低下補償装置（FWUPS），風力発電機（WPG）への応用について，１) 試作した液体窒素冷却3kW級SIMにより，2次巻線捕捉磁束によるUPS動作を実証し，3MVA級FWUPSについて数値シミュレーションによりその実現可能性を示した。 ２) 5MVA級のSIMを用いたWPGの実現可能性を数値シミュレーションにより示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
大型のUPSは電池式，フライホイール式に関わらず高価な半導体電力変換装置を必要とする。これに対して，SIM を用いたFWUPSは構造が簡単で，電力変換装置を用いず，電源ラインにつないでおくだけでUPS効果が得られるため，導入コストの低減が期待できる。また，SIMを用いることにより軽量な大型風力発電装置の実現が期待できる。
本研究により，大型UPS，WPGへのSIMの適用性が示され，社会的意義は大きい。また，SIMの動的特性を解析する数値シミュレーションモデルが開発され，学術的意義もある。
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