| 研究課題/領域番号 |
20K04449
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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 | 足利大学 |
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研究代表者 |
横山 和哉 足利大学, 工学部, 教授 (60313558)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 超伝導バルク体 / 回転機応用 / パルス着磁 / 軟鉄ヨーク / 三次元数値解析 / 数値解析 / 超伝導バルク磁石 / 超伝導モーター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超伝導バルク磁石は小型・安価な装置で，従来の永久磁石や電磁石よりも強い磁場を容易に発生できる。これをモーター等の機器に組み込む場合，試料を着磁する方法としてパルス磁化法が有効であるが，磁石を強くするためには軟鉄ヨークが必要である。大きなヨークを用いることで捕捉磁場を改善できるが，機器の重量が増大する問題がある。本研究は，高い捕捉磁場を維持しつつ，軽量化を実現することを目標として，ヨークの大きさや形状と捕捉磁場の関係を実験と数値解析により検討する。
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| 研究成果の概要 |
超伝導バルク磁石の回転機への応用を目指して，パルス磁化法で大きな磁力を発生させると同時に，装置の小型・軽量化について検討した。パルス着磁の際にバルク体により長く磁場を曝すために用いられる軟鉄ヨークに注目し，形状を従来の円柱型に加え，円筒型とクロス型を新たに製作して着磁特性を評価した。温度及び印加磁場の大きさを変えてパルス着磁実験を行い，単位重量当たりの総磁束量を比較した結果，クロス型で円柱型の2倍の値となった。さらに，パルス着磁システムの三次元数値解析モデルを作成し，実験と同条件の数値解析を行った。数値解析の結果は実験結果を再現できており，また着磁プロセスの可視化にも成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
脱炭素社会のニーズから，大型風力発電の導入，航空機や大型船舶の推進装置の電動化などが検討されている。これらの実用化に向けては装置の小型・軽量化が重要な課題であり，小型な装置で永久磁石や電磁石を超える強い磁場を発生できる超伝導バルク磁石は有効な選択肢の一つである。磁化方法は，回転機の電機子巻線を用いて短時間で着磁できるパルス磁化法が有効な手法であるが，試料の性能を十分引き出すことが難しい問題がある。本研究は磁化装置の一部である軟鉄ヨークの形状を変更するという簡便・安価な手法であり，実用化には有効な手法であると考えられる。また，作成した数値解析モデルを着磁方法の改善等に用いることができる。
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