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2021 年度 研究成果報告書

未利用低質熱源からエネルギー回収を行う熱磁気モータの数値モデル構築

研究課題

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研究課題/領域番号 19K04139
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18030:設計工学関連
研究機関信州大学

研究代表者

中村 正行  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (60207917)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード回転機械 / モータ / トルク / 出力 / 熱磁気 / 磁気回路 / 磁場解析 / 温度場解析
研究成果の概要

本研究では、100℃以下の温廃水から熱エネルギーを回転運動エネルギーに変換できる熱磁気モーターを提案した。この装置は、永久磁石の磁力と、温度変化に応じて磁気が変化する感温磁性材料を使用している。最初に、熱磁気モーターの新しい構造の数値モデルを提案した。数値モデルを用いた数値解析により、さまざまな環境下での回転挙動を明らかにすることができた。 複数の物理現象を組み合わせて解析できる有限要素法を数値計算に使用した。次に、トポロジー最適化法により磁気回路の最適形状を求め、温廃水からエネルギーを取り出すために必要な出力を向上させることができる磁気回路の形状を設計できた。

自由記述の分野

設計工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

提案した熱磁気モータは,永久磁石の磁気エネルギーと,温度変化によって磁性が変化する感温磁性体の性質を利用し,100 ℃未満の温排水の有する熱エネルギーを回転運動エネルギーに変換できる装置であり,脱炭素社会に向けて,未利用エネルギーを有効活用できる可能性を有する.温度場,磁場,動力学現象の連成解析が行えうる有限要素法を用いて,熱磁気モータの数値モデルを構築できたことにより,さまざまな条件下における動作解析ができ,効率を向上させるための設計が可能となった.

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公開日: 2023-01-30  

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