| 研究課題/領域番号 |
19K15221
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| 研究機関 | 豊田工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
都築 啓太 豊田工業高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (40713045)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 超伝導 / ワイヤ / テープ / 界磁極 / 強磁場 / 積層 / 着磁 / 低温 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は電気抵抗ゼロと強磁場発生が可能な超伝導材料を利用し、超伝導積層ワイヤ界磁磁石の試作を行うことで、推進動力用回転機における強磁場を発生するための界磁部の設計・試作・実証試験を行う研究計画である。
超伝導線材を調達し、種々の巻線の手法をあげて調査・検証をおこない巻線方法を数タイプに選定し、ラジアル型小型回転機を用いた超伝導積層ワイヤ界磁への着磁について基本原理を明らかにする。実験と並行してkW級試作機およびMW級の大出力機について電磁解析を行う。本研究での成果と、先行研究での知見と技術を収斂させて、小型高効率の超伝導動力および発電システムへの波及を目指す。
超伝導ワイヤ積層型界磁磁石の試作について計画記載の内容に沿って実施した。円弧状に形成された試作の界磁表面を超伝導テープで覆われた超伝導ワイヤ積層型界磁磁石を形成した。選定した手法により実サンプルを作成し、着磁装置を用いて検証を液体窒素条件下で実施した。
界磁試作と極低温での着磁試験の実施を行った。界磁厚みや巻線構成を決定したモデルに習い、電磁鋼板や強磁性材料をコアとして積層ワイヤ界磁を形成する。着磁法の一種であるフィールドクーリング法にて着磁を行った。その結果曲げによる形状効果により磁束密度分布の増大を確認した。再現性について検証を行う。課題があるため、電磁解析に加えて超伝導材料のパラメータを考慮した解析ができるように独自に材料特性を追加して検証をおこなった。本研究の成果について取りまとめ、国内外の学会で発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和2年度はCOVID-19により学内で研究を実施するにあたり主要メンバーの入校制限などがあり、従来どおりの時間・人員を研究活動に割くことができなくなる等、研究の遂行にはネガティブな条件下であった。また当初計画していた学会発表等がオンライン開催になる等影響をうけた。しかしながら電磁解析を用いた解析方法や、研究室内で実施できる規模の基礎的実験等を進めることができた。その結果、本研究成果に関連して国内外の学会で３件報告することができた。計画の多少の変更はあったが、概ね順調に進展していると評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度については研究計画通り積層モデルについての電磁解析と実証に基づいて推進する。まずは令和2年度成果である界磁極の形状に関する基礎的実験に関する再実験を行いデータを検証する。この構成をもとに回転機への応用に向けた界磁試作と極低温での着磁試験を実施する。
界磁厚みや巻線構成を決定したモデルに習い、電磁鋼板や強磁性材料をコアとして積層ワイヤ界磁を形成し、kW級の試作機での実現に向けた解析およびその結果の考察を行い研究をまとめる。研究成果については今年度もCOVID-19の影響が継続すると考えられるが、国内外の学会等（EUCAS2021: The 15th European Conference on Applied Superconductivity on September 5, 2021）における報告を予定している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID-19の蔓延に関連した緊急事態宣言下における出張の制限や国内外で実施されていた学会がオンライン開催となったために規模縮小となり参加会費の削減と旅費の低減となった。また研究の遂行においても研究室外の設備を使用せずとも実施できるような形に変更したため。支出計画時からの変更が生じるものとなった。
次年度の使用計画としては、COVID-19の状況を見据えながら学会参加費および論文投稿費、研究実施のための部材調達に充てる計画である。
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