| 研究課題/領域番号 |
20K04452
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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 | 東洋大学 |
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研究代表者 |
堺 和人 東洋大学, 理工学部, 教授 (40377099)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | モータ / 発電機 / 高出力 / 軽量 / 磁界共振 / コアレス / 電気飛行機 / 電気自動車 / 高効率 / 磁性リング / 高出力密度 / 可変出力 / インダクタンス / 透磁率 / 強度 / ハルバッハ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
３次元空間移動と垂直離陸電気飛行機は今までにない物と人の空間配置・移動を可能にして破壊的イノベーションを起こす。旅客機の電動化は省エネルギーとCO2削減に貢献できる。これらの実現には電気推進のモータ・発電機の超軽量で高出力化が必須である。本研究は現在最高値の10倍の高出力密度のモータ・発電機の技術の創出を目的とする。本モータ・発電機はワイヤレス電力伝送の磁界共振結合理論と、誘導機の回転磁界と電磁誘導の電気機器理論を融合し、重い鉄心無しに高出力を発生できる新原理のものである。解析・シミュレーションと実験により実現性と高出力密度を実証する。同時に理論と設計・解析技術、試験・評価方法を確立する。
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| 研究成果の概要 |
垂直離陸の電気飛行機は人と物の空間移動を可能にし、旅客機の電動化はカーボンニュートラルに貢献する。本研究は電気飛行機の実現のため従来の10倍の出力密度（重量当たりの出力）のモータを創出する。新技術は磁界共振結合と誘導モータの技術を融合したものである。モータは空芯でキャパシタンスを接続した3相巻線を持つ固定子と回転子から構成される。固定子は駆動周波数、回転子はすべり周波数で同時に磁気結合して共振し、無鉄心で高出力が得られる。さらに漏れ磁束抑制リングによって大幅に出力が向上した。試設計した本モータでは、出力513 kW、出力密度29.1 kW/kgが得られ、目標の従来の10倍を超えることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
環境問題とエネルギー問題のため航空機の電動化が開始され、イノベーションでは人と物の3次元移動を可能にする垂直離陸の電気飛行機が開発されている。実現には電気自動車用モータの5～10倍の出力密度のモータが必須である。本研究のモータは10倍以上の出力密度を持つことが確認されており、本成果は飛行機の電動化や3次元移動体の実用化に大きく貢献できる。学術では省エネルギーが重要になっており、省エネルギーをもたらす可変速モータ技術を進歩させる必要がある。本研究は可変速モータの高出力密度と高効率化の考え方、設計と解析技術を示して有効性を明らかにしており、電気機器とパワーエレクトロニクスの分野の発展に貢献できる。
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