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2022 年度 実績報告書

超伝導モーターの軽量化を目指した着磁システムの検討

研究課題

研究課題/領域番号 20K04449
研究機関足利大学

研究代表者

横山 和哉  足利大学, 工学部, 教授 (60313558)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード超伝導バルク体 / パルス着磁 / 軟鉄ヨーク / 回転機応用 / 数値解析
研究実績の概要

SDGsやカーボンニュートラルへの対応として,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おり,これらへの応用には発電機やモータの小型・軽量化が重要な課題である。超伝導技術を用いることにより,高磁場及び大電流の発生が可能となり,特に超伝導バルク磁石は小型冷凍機で高温超伝導バルク体を冷却し,着磁することで,冷却し続ける限り疑似的に永久磁石として使用することができる。また,着磁方法としては,電機子コイルを用いて短時間で着磁できるパルス磁化法が有効であると考えられる。一方で,同手法では試料に磁場を曝す時間が短いため,発生磁場が小さくなる。そこで軟鉄ヨークを用いることにより発生磁場を大きくすることができるが,装置の重量が大きくなってしまう。そこで,軟鉄ヨークの形状や大きさを変更することにより,捕捉磁場を維持しつつヨークを軽量化することを検討し,形状をクロス型に変更することで優位性を確認した。これまでは実験による検討を行ってきたが,時間的・経済的な問題があり,数値解析による検討が必要である。そこで,有限要素法による動磁場及び温度の過渡応答解析ソフトPhoto-Eddy/Thermo(PHOTON社)を用いて,本研究室のバルクPFMシステムの三次元モデルを作成し,実験と同様の条件でシミュレーションを行った。数値解析の結果は,実験結果を再現することに成功し,さらに着磁プロセスを可視化することができた。これらの結果について,ASC2022(米国応用超伝導会議, 2022.10.23-28),低温工学・超電導学会(第103回: 2022.6.20-22,第104回: 2022.12.7-9),第31回MAGDAコンファレンス in 鹿児島(2022.11.1-2),令和5年電気学会全国大会(2023.3.15-17)等で発表するとともに意見交換・情報収集を行った。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A Numerical Analysis of Pulsed-Field Magnetization Characteristics of REBCO Bulk Magnets When Using Various Soft-Iron Yokes2023

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama K.、Oka T.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 33 ページ: 1~5

    • DOI

      10.1109/TASC.2023.3255173

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Numerical Evaluation of Magnetizing Characteristic of Bulk Magnet Excited by Pulsed-Field Magnetization With Different Shaped Soft-Iron Yokes2022

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama K.、Oka T.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 32 ページ: 1~5

    • DOI

      10.1109/TASC.2022.3163675

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of Soft-Iron Yoke Thickness on the Magnetizing Characteristics of a Bulk Magnet Excited by Pulsed-Field Magnetization2022

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama K.、Oka T.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 32 ページ: 1~5

    • DOI

      10.1109/TASC.2021.3135370

    • 査読あり
  • [学会発表] A numerical analysis of pulsed-field magnetization characteristic of REBCO bulk magnet when using various soft-iron yokes2023

    • 著者名/発表者名
      K. Yokoyama and T. Oka
    • 学会等名
      2022 Applied Superconductivity Conference (ASC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] REBCOバルク体のJcの不均一性を考慮したパルス着磁特性の解析2023

    • 著者名/発表者名
      横山和哉,YU CONG,TENDONGAFAC REGOBERT,SHANG JIAHAO,岡 徹雄
    • 学会等名
      令和5年電気学会全国大会
  • [学会発表] 軟鉄ヨークの形状がバルク磁石の捕捉磁場特性に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      GOU SHUHANG,YU CONG,TENDONGAFAC REGOBERT,SHANG JIAHAO,横山和哉
    • 学会等名
      令和4年度(第13回)電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会
  • [学会発表] 軟鉄ヨークの厚さがパルス着磁特性に及ぼす影響の数値解析による評価2023

    • 著者名/発表者名
      TENDONGAFAC REGOBERT,YU CONG,SHANG JIAHAO,GOU SHUHANG,横山和哉
    • 学会等名
      令和4年度(第13回)電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会
  • [学会発表] 細孔バルク体における軟鉄ヨークが捕捉磁場特性に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      YU CONG,TENDONGAFAC REGOBERT,SHANG JIAHAO,GOU SHUHANG,横山和哉
    • 学会等名
      令和4年度(第13回)電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会
  • [学会発表] バルク体の不均一性を考慮したパルス着磁の数値解析2022

    • 著者名/発表者名
      横山和哉,YU CONG,SHANG JIAHAO,岡 徹雄
    • 学会等名
      2022年度秋季第104回 低温工学・超電導学会研究発表会
  • [学会発表] 細孔加工したバルク体における軟鉄ヨークが捕捉磁場特性に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      YU CONG,SHANG JIAHAO,横山和哉,岡 徹雄
    • 学会等名
      2022年度秋季第104回 低温工学・超電導学会研究発表会
  • [学会発表] 軟鉄ヨークの形状がパルス着磁特性に及ぼす影響の数値解析による評価2022

    • 著者名/発表者名
      SHANG JIAHAO,YU CONG,横山和哉,岡 徹雄
    • 学会等名
      2022年度秋季第104回 低温工学・超電導学会研究発表会
  • [学会発表] 強磁場発生装置としての超電導バルク磁石におけるパルス着磁の効率化に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      横山和哉,YU CONG,SHANG JIAHAO,岡 徹雄
    • 学会等名
      第31回MAGDAコンファレンス in 鹿児島(MAGDA2022~電磁現象及び電磁力に関するコンファレンス~
  • [学会発表] REBCOバルク体のパルス着磁特性に関する数値解析2022

    • 著者名/発表者名
      横山和哉,MAHMOUD ASAAD,YU CONG,岡 徹雄
    • 学会等名
      2022年度春季第103回 低温工学・超電導学会研究発表会
  • [備考] 足利大学工学部電気電子分野応用超伝導研究室

    • URL

      https://www2.ashitech.ac.jp/elec/yokoyama/

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公開日: 2023-12-25  

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