高出力密度アキシャルギャップ型全高温超伝導誘導電動機の基礎研究

高功率密度轴向间隙型全高温超导感应电机基础研究

基本信息

批准号：
22H01464
负责人：
福井聡
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01464/
关键词：
高温超伝導誘導機高温超伝導コイル高温超伝導誘導電動機

项目摘要

カゴ形誘導機の2次導体を高温超伝導線材で構成して超伝導的に短絡したHTS誘導機は，誘導機と同期機の機能を併せ持った新しい回転機である。この特徴は，回転数や容量に依存せず，また界磁励磁が不要であることから，広範囲な輸送機器応用が期待できる。本研究では，HTS線材で構成が容易なコイルを用い，高空隙磁界・高導体利用率・トルク発生面最大化を同時に実現できるトロイダル巻線固定子を用いたアキシャルギャップ型高温超伝導誘導機(HTS-AGIM)を提案する。電磁界解析とHTSの電磁的・熱的特性を考慮した等価回路解析及び負荷側機械特性を連成することによりHTS-AGIMの回転機特性の解析モデルを開発し，小型モデル機を用いた妥当性検証を行い，HTS-AGIMの電磁設計手法を構築する。よって， HTS-AGIMの基盤技術の構築に寄与することを目的としている。2022年度は，HTS-AGIMの特性解析手法の開発及び妥当性検証，更に特性評価を行うためのベースになる小型モデル機の開発を進めた。当初の設計では，固定子用コアは，測定時のコイル組換えを容易にするために分割型を予定していた。しかしながら，機械加工上の問題が明らかになり，分割コア構造は断念して一体コア構造に設計変更を行った。それに付随して，シャフト・軸受・フレーム・電流供給端子なども再設計した。また，ヘガネス社の生産計画の関係から，プロトタイピング材の納期が遅れた。これらの影響により，固定子コア及びコアサポートの製作を優先して行った。また，固定子巻線のモデルを作製し，通電特性(磁界分布・臨界電流・交流損失の測定)を実施し，基礎データの収集と整理を行った。また，固定子コアに銅コイルを巻線して3相交流通電時の損失を測定し銅損を差し引くことにより，起磁力と鉄損の関係を導出し，今後の特性評価のための基礎データとした。

高温超导感应电机是鼠笼式感应电机的次级导体采用高温超导线材并进行超导短路，是一种兼有感应电机和同步电机功能的新型旋转电机。该特性不依赖于转速或容量，也不需要励磁，因此有望在广泛的运输设备应用中得到应用。在本研究中，我们将提出使用轴向间隙型高温超导感应电机（HTS-AGIM）。通过耦合电磁场分析、考虑HTS的电磁和热特性的等效电路分析以及负载侧的机械特性，我们建立了HTS-AGIM旋转电机特性的分析模型，并使用小型模型机验证了其有效性我们将验证HTS-AGIM的性能并建立电磁设计方法。因此，目的是为HTS-AGIM的基础技术建设做出贡献。 2022年度，我们继续开发和验证HTS-AGIM的特性分析方法，以及开发作为特性评估基础的小型模型机。在最初的设计中，计划将定子铁芯分体，以便于测量时更换线圈。然而，加工方面的问题变得明显，因此放弃了分体式铁芯结构，设计改为一体式铁芯结构。与此同时，轴、轴承、框架和供电端子也进行了重新设计。此外，由于 Höganäs 的生产计划，原型材料的交付日期被推迟。由于这些影响，优先考虑制造定子铁芯和铁芯支架。我们还创建了定子绕组的模型，测量了电流传导特性（测量磁场分布、临界电流和交流损耗），并收集和整理了基础数据。此外，通过在定子铁心上缠绕铜线圈，测量通入三相交流电流时的损耗，减去铜损，得出磁动势与铁损之间的关系，为今后的特性评估提供基础数据。所以。