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2023 年度 研究成果報告書

電気推進航空機の実現に向けた液体窒素温度で運転するREBCO全超伝導同期機の設計

研究課題

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研究課題/領域番号 21K20432
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0302:電気電子工学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

佐々 滉太  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (70906974)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2024-03-31
キーワード高温超伝導 / 全超伝導同期機 / 電気推進航空機 / 交流損失 / 液体窒素
研究成果の概要

本研究では電気推進航空機向けの安全な全超伝導同期機(モータ、発電機)の設計に取り組んだ。超伝導巻線の昇温は重大な事故を起こしうるため、昇温リスクが低い液体窒素による冷却を想定した。そのような全超伝導同期機において最適な巻線構造の設計指針を決定することを目的とした。その一環として、磁界中の超伝導線材の交流損失特性を実験から得、その結果を基に特性の解明に取り組み、様々な条件の交流損失値を予測する手法を確立した。また、電磁界および熱の振舞いを再現する解析ソフトによる全超伝導同期機の設計において、交流損失の影響を導入した手法を確立した。この手法に基づき効率よく冷却が可能な巻線構造の設計指針を提案した。

自由記述の分野

超伝導工学、電気工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、全超伝導同期機内の磁界状況を再現した実験により超伝導線材の交流損失特性を明らかにした上で、様々な条件における交流損失を予測することを可能にした。この成果は、全超伝導同期機のみならず、超伝導誘導機など交流環境で使用される様々な超伝導機器にも応用可能であり、超伝導機器の研究開発に広く貢献する成果である。さらに本研究では、電磁界・熱の解析ソフトを用いた同期機設計に交流損失の影響を導入した。交流損失の発生量の低減やその冷却方法は、航空機向け超伝導モータの実用化に向けた最大の課題の一つと言え、本研究で得られた成果を活用することでそれらの解決に向けて一歩前進したと言える。

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公開日: 2025-01-30  

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