High-Temperature Superconducting Motors: ハイブリッドかご型巻線を開発！
des enroulements à cage hybrides !
von Hybrid-Käfigwicklungen!
Hybrid Cage Windings!
高溫超導電機：開發混合籠式繞組！
ー高温超電導モーターを室温で運転しても、焼損しないー
京都大学、
イムラ・ジャパン、
三菱重工業、「高温超電導モーターを室温で運転しても、焼損しない」という画期的技術を開発した。
「超電導体と常伝導体のハイブリッド構造したこと」により、電流を逃がす。
冷凍機の故障など：
超電導状態が解除されても、モーターが壊れない。
「高温超電導モーターのフェールセーフ（安全な故障）機能」として実用化を目指す。
ハイブリッドかご型巻線：
「高温超電導体と常伝導体を並列化したハイブリッドかご型巻線」を開発した。
低温では、
「電気抵抗のない超電導体に、大電流を流すこと」で、モーターを回す。
高温では、
冷凍機の故障など、「温度が上がって超電導状態が解ける」と、「常伝導体に電流を流す」のだ。
超電導体に過大電流：
「電気抵抗の高くなった超電導体に過大な電流が流れる」と焼損する。
常伝導体が過大電流を引き受けることで、故障を防げる。
高温超電導モーターの室温・安全運転：
実験では,
「50KW級の超電導モーター」を、「室温で5.5KWの出力」で運転できた。
「6KW級の超電導モーター」を、「室温で1.5KWの出力」で運転できた。
「ハイブリッドかご型巻線には、460アンペアの電流が流れる」が、焼損はない。
「自動車や航空機の超電導モーターの超電導が解けた」としても、「暫時運転で安全地点まで移動すること」が可能。
（ニュースイッチ） – Yahoo!ニュース
https://news.yahoo.co.jp/articles/51abf0a8cb192818108de743abd90db2559b0ff8
高温超伝導モーター：室温運転に成功！
－輸送機器など実用化に道筋－
日本の電力消費：
ー発電機が、日本の電力の多くを供給ー
発電モーターが、電力消費の55%以上を担っています。
超伝導材料への期待：
ー発電効率の改善手段としての超伝導材料ー
超伝導材料は、
「極めて大きな電流を、抵抗0で流すこと」ができます。
「更に、高磁界を発生させること」で発電効率を改善し、
小形・軽量・コンパクト化できます。
一般的な超伝導回転機の限界：
しかし、「一般的な超伝導回転機は、−200℃以下に冷却する必要」があります。
- もし冷却装置が故障し、温度が上昇すると、
- 超伝導状態で無くなり、抵抗発生による焼損が発生します。
今まで、超伝導回転機の実用化で、大きな課題になっていました。
京都大学 工学部
中村武恒 特定教授高温超伝導誘導同期モータ(High Temperature Superconductor Induction/Synchronous Machine)を開発しました。
高温超伝導誘導同期モータの巻線を、「高温超伝導体と常伝導体のハイブリッド構造」にしました。
「温度上昇で室温になっても、出力を低下させた上で、連続駆動すること」に成功しました。
共同研究成果：
ーイムラ・ジャパン、三菱重工業との研究成果ー
2022年10月23－28日応用超伝導会議 (ASC’22、ハワイ)において発表。
IEEE Transactions on Applied Superconductivityに採録。
三菱重工業との共同研究成果
2022年11月29日－12月1日第35回国際超伝導シンポジウム(ISS2022)において発表。
https://www.t.kyoto-u.ac.jp/ja/research/topics/20230307
Moteurs supraconducteurs à haute température : développer des enroulements à cage hybrides !
-Même si un moteur supraconducteur à haute température fonctionne à température ambiante, il ne grillera pas-
Université de Kyoto,
Imra Japon,
Mitsubishi Heavy Industries,
Nous avons développé une technologie révolutionnaire qui “ne brûle pas un moteur supraconducteur à haute température même lorsqu’il fonctionne à température ambiante”.
“La structure hybride du supraconducteur et du conducteur normal” permet au courant de s’échapper.
Panne de réfrigérateur, etc. :
Le moteur ne se cassera pas même si l’état supraconducteur est annulé.
Notre objectif est de le mettre en pratique en tant que “fonction de sécurité pour les moteurs supraconducteurs à haute température”.
Bobinage cage hybride :
Nous avons développé un “enroulement hybride à cage d’écureuil dans lequel un supraconducteur à haute température et un conducteur normal sont mis en parallèle”.
à basse température,
Le moteur est mis en marche en « faisant passer un courant important à travers un supraconducteur qui n’a pas de résistance électrique ».
à des températures élevées,
Lorsque la température augmente et que l’état supraconducteur disparaît, comme lorsque le réfrigérateur fonctionne mal, un courant électrique traverse le conducteur normal.
Excès de courant dans le supraconducteur :
Si un courant excessif traverse un supraconducteur à haute résistance électrique, il grillera.
La défaillance peut être évitée en faisant en sorte que le conducteur normal supporte le courant excessif.
Température ambiante et fonctionnement sûr des moteurs supraconducteurs à haute température :
Dans l’expérience,
Un moteur supraconducteur de classe 50KW pourrait fonctionner avec une puissance de 5,5KW à température ambiante.
Un moteur supraconducteur de classe 6KW pourrait fonctionner avec une puissance de 1,5KW à température ambiante.
“L’enroulement à cage d’écureuil hybride consomme 460 ampères de courant”, mais il n’y a pas d’épuisement.
Même si “la supraconductivité des moteurs supraconducteurs des automobiles et des avions a été résolue”, il est possible de “se déplacer vers un point sûr en conduisant pendant un certain temps”.
(Nouveau commutateur) – Yahoo Actualités
Moteur supraconducteur haute température : Fonctionnement à température ambiante réussi !
– Route vers une utilisation pratique dans les équipements de transport, etc. –
Consommation d’électricité au Japon :
-Les générateurs fournissent la majeure partie de l’électricité du Japon-
Les moteurs de production sont responsables de plus de 55 % de la consommation d’électricité.
Attentes pour les matériaux supraconducteurs :
-Les matériaux supraconducteurs comme moyen d’améliorer l’efficacité de la production d’énergie-
Les matériaux supraconducteurs sont
Il est possible de “faire circuler un courant extrêmement important avec une résistance nulle”.
“De plus, la génération d’un champ magnétique élevé” améliore l’efficacité de la production d’énergie,
Il peut être petit, léger et compact.
Limitations des machines tournantes supraconductrices générales :
Cependant, “les machines rotatives supraconductrices générales doivent être refroidies à -200 ° C ou moins”.
Si le système de refroidissement tombe en panne et que la température augmente,
Il perd son état supraconducteur et l’épuisement se produit en raison de la génération de résistance.
Jusqu’à présent, cela a été un problème majeur dans l’application pratique des machines tournantes supraconductrices.
Faculté d’ingénierie, Université de Kyoto
Professeur spécifique au programme Taketsune Nakamura
Développement d’une machine à induction/synchrone supraconductrice à haute température.
Les enroulements du moteur synchrone à induction supraconducteur à haute température ont une “structure hybride de supraconducteur à haute température et de conducteur normal”.
Nous avons réussi à “conduire en continu avec une puissance réduite même lorsque la température atteint la température ambiante”.
Résultats de la recherche conjointe :
ーImura Japon, résultats de recherche avec Mitsubishi Heavy Industriesー
Présenté à l’Applied Superconductivity Conference (ASC’22, Hawaii) du 23 au 28 octobre 2022.
Adopté pour les transactions IEEE sur la supraconductivité appliquée.
Résultats de la recherche conjointe avec Mitsubishi Heavy Industries
29 novembre-1er décembre 2022 Présenté au 35e Symposium international sur la supraconductivité (ISS2022).
Supraleitende Hochtemperaturmotoren: Entwicklung von Hybrid-Käfigwicklungen!
-Auch wenn ein Hochtemperatur-Supraleiter-Motor bei Raumtemperatur betrieben wird, brennt er nicht durch-
Universität Kyoto,
Imra Japan,
Mitsubishi Heavy Industries,
Wir haben eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die „einen hochtemperatur-supraleitenden Motor auch dann nicht verbrennt, wenn er bei Raumtemperatur betrieben wird“.
“Hybridstruktur aus Supraleiter und Normalleiter” lässt Strom entweichen.
Kühlschrank defekt etc.:
Der Motor geht auch dann nicht kaputt, wenn der supraleitende Zustand aufgehoben wird.
Wir wollen es als „Fail-Safe-Funktion für hochtemperatur-supraleitende Motoren“ in die Praxis umsetzen.
Hybrid-Käfigwicklung:
Wir haben eine „Hybrid-Käfigläuferwicklung entwickelt, bei der ein Hochtemperatur-Supraleiter und ein Normalleiter parallel geschaltet sind“.
bei niedrigen Temperaturen,
Der Motor wird gedreht, indem “ein großer Strom durch einen Supraleiter geleitet wird, der keinen elektrischen Widerstand hat”.
bei hohen Temperaturen,
Wenn die Temperatur ansteigt und der supraleitende Zustand verschwindet, wie beispielsweise bei einer Fehlfunktion des Kühlschranks, wird ein elektrischer Strom durch den normalen Leiter geleitet.
Überstrom im Supraleiter:
Fließt ein zu hoher Strom durch einen Supraleiter mit hohem elektrischem Widerstand, brennt er durch.
Ein Ausfall kann dadurch verhindert werden, dass der Normalleiter den zu hohen Strom übernimmt.
Raumtemperatur und sicherer Betrieb von Hochtemperatur-Supraleitermotoren:
Im Versuch,
Ein supraleitender Motor der 50-kW-Klasse könnte mit einer Leistung von 5,5 kW bei Raumtemperatur betrieben werden.
Ein supraleitender Motor der 6KW-Klasse könnte mit einer Leistung von 1,5KW bei Raumtemperatur betrieben werden.
„Die Hybrid-Käfigläuferwicklung zieht 460 Ampere Strom“, aber es gibt keinen Burnout.
Selbst wenn „die Supraleitfähigkeit der supraleitenden Motoren von Automobilen und Flugzeugen behoben ist“, ist es möglich, sich „an einen sicheren Punkt zu bewegen, indem man eine Weile fährt“.
(Neuer Switch)-Yahoo!-Nachrichten
Supraleitender Hochtemperaturmotor: Erfolgreicher Betrieb bei Raumtemperatur!
– Weg zum praktischen Einsatz in Transportmitteln etc. –
Stromverbrauch in Japan:
-Generatoren liefern den größten Teil von Japans Strom-
Generatormotoren sind für mehr als 55 % des Stromverbrauchs verantwortlich.
Erwartungen an supraleitende Materialien:
-Supraleitende Materialien als Mittel zur Verbesserung der Effizienz der Stromerzeugung-
Supraleitende Materialien sind
Es ist möglich, “einen extrem großen Strom ohne Widerstand fließen zu lassen”.
“Außerdem verbessert die Erzeugung eines hohen Magnetfelds” die Effizienz der Stromerzeugung,
Es kann klein, leicht und kompakt gemacht werden.
Einschränkungen allgemeiner supraleitender rotierender Maschinen:
“Allgemeine supraleitende rotierende Maschinen müssen jedoch auf -200 °C oder darunter gekühlt werden.”
Wenn das Kühlsystem ausfällt und die Temperatur ansteigt,
Es verliert seinen supraleitenden Zustand und es tritt ein Burnout aufgrund der Widerstandserzeugung auf.
Bisher war dies ein Hauptproblem in der praktischen Anwendung von supraleitenden rotierenden Maschinen.
Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Kyoto
Taketsune Nakamura Programmspezifischer Professor
Entwicklung einer Hochtemperatur-Supraleiter-Induktions-/Synchronmaschine.
Die Wicklungen des Hochtemperatur-Supraleiter-Induktions-Synchronmotors haben eine “Hybridstruktur aus Hochtemperatur-Supraleiter und Normalleiter”.
Es gelang uns, „auch bei einem Temperaturanstieg auf Raumtemperatur mit reduzierter Leistung weiterzufahren“.
Gemeinsame Forschungsergebnisse:
ーImura Japan, Forschungsergebnisse mit Mitsubishi Heavy Industriesー
Präsentiert auf der Applied Supraconductivity Conference (ASC’22, Hawaii) vom 23. bis 28. Oktober 2022.
Angenommen für IEEE-Transaktionen zur angewandten Supraleitung.
Ergebnisse gemeinsamer Forschung mit Mitsubishi Heavy Industries
29. November bis 1. Dezember 2022 Präsentiert auf dem 35. International Symposium on Supraconductivity (ISS2022).
A high temperature superconducting induction/synchronous motor with a ten-fold improvement in torque density
Abstract and Figures
In this paper,
the enhancement of the torque density in a high temperature superconductor (HTS) induction/synchronous machine
is experimentally and theoretically investigated by the use of Bi-2223 windings.
The basic structure of this machine is the same as that of a conventional squirrel-cage induction motor,
and the secondary windings are replaced by the superconducting tapes.
Firstly,
quantitative values of the enhanced torque are measured in an experiment using a fabricated motor at 77 K.
Then, such a torque result is theoretically confirmed based upon the analytical expression,
which is derived from the nonlinear electrical equivalent circuit.
It is shown that the theoretical and experimental results agree well with each other,
and the torque value drastically increases by more than ten times compared to the conventional induction motor.
These results indicate that it is possible to realize a compact sized high efficiency HTS motor in a simple structure.