High-Temperature Superconducting Motors: Developing Hybrid Cage Windings!
-Even if a high-temperature superconducting motor is operated at room temperature, it will not burn out-
Kyoto University,
Imra Japan,
Mitsubishi Heavy Industries,
We have developed an epoch-making technology that “does not burn a high-temperature superconducting motor even when it is operated at room temperature.”
“Hybrid structure of superconductor and normal conductor” allows current to escape.
Refrigerator failure, etc.:
The motor will not break even if the superconducting state is canceled.
We aim to put it into practical use as a “fail-safe function for high-temperature superconducting motors.”
Hybrid cage winding:
We have developed a “hybrid squirrel cage winding in which a high-temperature superconductor and a normal conductor are paralleled.”
at low temperatures,
The motor is turned by “passing a large current through a superconductor that has no electrical resistance.”
at high temperatures,
When the temperature rises and the superconducting state disappears, such as when the refrigerator malfunctions, an electric current is passed through the normal conductor.
Excess current in superconductor:
If an excessive current flows through a superconductor with high electrical resistance, it will burn out.
Failure can be prevented by the normal conductor taking on the excessive current.
Room temperature and safe operation of high-temperature superconducting motors:
In the experiment,
A 50KW-class superconducting motor could be operated with an output of 5.5KW at room temperature.
A 6KW-class superconducting motor could be operated with an output of 1.5KW at room temperature.
“The hybrid squirrel cage winding draws 460 amperes of current,” but there is no burnout.
Even if “the superconductivity of the superconducting motors of automobiles and aircraft has been resolved”, it is possible to “move to a safe point by driving for a while”.
(New Switch)-Yahoo! News
https://news.yahoo.co.jp/articles/51abf0a8cb192818108de743abd90db2559b0ff8
High temperature superconducting motor: Successful room temperature operation!
– Road to practical use in transportation equipment, etc. –
Electricity consumption in Japan:
-Generators supply most of Japan’s electricity-
Generating motors are responsible for more than 55% of electricity consumption.
Expectations for superconducting materials:
-Superconducting materials as a means of improving power generation efficiency-
Superconducting materials are
It is possible to “flow an extremely large current with zero resistance”.
“In addition, generating a high magnetic field” improves power generation efficiency,
It can be made small, lightweight, and compact.
Limitations of general superconducting rotating machines:
However, “general superconducting rotating machines need to be cooled to -200°C or below.”
If the cooling system fails and the temperature rises,
It loses its superconducting state, and burnout occurs due to the generation of resistance.
Until now, this has been a major issue in the practical application of superconducting rotating machines.
Faculty of Engineering, Kyoto University
Taketsune Nakamura Program-Specific Professor
Developed High Temperature Superconductor Induction/Synchronous Machine.
The windings of the high-temperature superconducting induction synchronous motor have a “hybrid structure of high-temperature superconductor and normal conductor”.
We succeeded in “continuous driving with reduced output even when the temperature rises to room temperature.”
Joint research results:
ーImura Japan, research results with Mitsubishi Heavy Industriesー
Presented at the Applied Superconductivity Conference (ASC’22, Hawaii) on October 23-28, 2022.
Adopted for IEEE Transactions on Applied Superconductivity.
Results of joint research with Mitsubishi Heavy Industries
November 29-December 1, 2022 Presented at the 35th International Symposium on Superconductivity (ISS2022).
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.