| 研究課題/領域番号 |
23K22742
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01471 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
中村 武恒 京都大学, 工学研究科, 特定教授 (30303861)
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| 研究分担者 |
Dong Tenghui 京都大学, 工学研究科, 特定研究員 (10912008)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 高温超伝導モータ / かご形誘導モータ / 同期回転 / 超伝導／常伝導ハイブリッド導体 / 非超伝導駆動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、研究代表者らが先駆的研究を展開している10 kW級高温超伝導誘導同期モータを対象として、高温超伝導体が超伝導性を失う高温度(例えばマイナス183℃程度以上)においても低出力にて連続駆動可能な全高温超伝導化(固定子巻線ならびに回転子巻線の両者を高温超伝導化)技術を確立する。本研究によって、極めて高効率で既存モータに対して１桁を遥かに超える高出力密度を実現出来るだけでなく、冷却系が故障した際にもフェールセーフ運転可能な全高温超伝導モータに関する基盤技術を完成することができる。
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| 研究実績の概要 |
2023年度の研究実績を以下に説明する。
(1) 市販の希土類系高温超伝導テープおよびそれを用いたコイルを対象として，液体窒素浸漬冷却条件(77 K)および室温における直流電圧－電流特性を測定した。測定に際して，同テープ表面に熱電対を設置し，温度測定も同時に実施した。液体窒素温度におけるコイルでは臨界電流が130 A程度であった。また室温においては，10 Aまで通電することができた。
(2) また，九州大学・木須隆暢教授が基盤研究(S)(19H05617)として研究開発したFFDS (Face-to-Face Double Stack)導体についても室温通電試験を実施したところ，20 A程度まで電流通電することに成功した。
(3) 固定子巻線用のコイルボビンを3Dプリンターによって12個作製し，それらにFFDS導体を巻いて固定子コイルを試作し，鉄心コアのスロット内に設置して高温超伝導固定子を完成させた。この時，コイル曲げ直径の最小値は17 mmであった。液体窒素中における直流通電試験を実施したところ，上記した小さなコイル曲げ直径にもかかわらず再現性良く臨界電流130 A程度が実現された。
(4) 項目(3)の固定子とビスマス系高温超伝導回転子を組み合わせ，全超伝導回転機を完成させた。そして，まず室温において三相交流通電を行ったところ，起磁力不足で回転までには至らなかったものの，少なくとも電流実効値10 Aの通電に成功した。さらに，温度120～130 K程度の非超伝導状態における低速回転試験に成功した。即ち，超伝導状態における回転試験でさえ希少の全超伝導回転機において，世界で初めて非超伝導回転試験に成功した。
(5) 高温超伝導かご形回転子の最適化設計のため、ロータバー本数と回転特性の関係を解析的に検討した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
全超伝導回転機を開発し、超伝導状態(77 K)における回転試験に成功すると共に、非超伝導状態における試験にも成功した。超伝導状態においてさえも明確な負荷試験例が京都大学の他には無い中（研究代表者調べ）、非超伝導状態における回転試験に最終年度を待たずして世界で初めて成功したことから、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、固定子巻線の起磁力を向上すると共に、高温超伝導かご形回転子巻線の電流容量を大きくし、10 kW級機の開発と回転試験を行う。
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