船舶推進用高温超電導電動機の開発

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超電導体の結晶の塊であるバルク体を永久磁石の換わりに回転界磁磁石に採用したモータの研究開発をおこなっている。このモータは、液体窒素(77K)を用いて回転界磁磁石である高温超電導バルク体を冷却した後、バルク体の磁化を行う。バルク界磁子の冷却については安定的に回転する界磁子へ冷媒を供給する機構(ロータリージョイント>を開発した。バルク体の磁化(着磁)方法に関しては、機器への導入の観点から、銅線等の常電導体に瞬間的に大電流を流しその結果生じる強磁場を用いて磁化するパルス着磁法を採用し、モータの中では運転時に使用する電気子コイルを着磁用コイルと併用し磁化をおこなう。このモータの構造上、軸方向に回転子と固定子を層状に増やすことにより出力の増加が可能であり、前年までにバルク回転界磁子が二枚、固定電気子が三枚の複層界磁型高温超電導モータを作成し、液体窒素冷却により着磁、回転試験に成功、出力の増加が可能であることを確認した。この複層界磁型モータは前述した超電導モータと界磁子、電気子が複層になった以外基本的な構造、特徴は同じである。開発したモータの更なる性能向上を目指し、界磁磁石の更なる高効率磁化、高捕捉磁束密度を得るため、印加パルス磁場、分布を制御する磁束密度分布制御コイル(Controlled magnetic density distribution coil:CMDC)を開発し、パルス着磁法の改良実験を行った。その結果、最大捕捉磁束密度は13%向上し、磁束密度分布は改善された。また、高温超電導バルク磁石は低温域ほど大きな磁場の捕捉が可能である。そこで冷媒の液体窒素(77K)から液体ネオン(27K)への変更しモータ内にて冷却、磁化試験を行い液体窒素冷却を超える捕捉磁束密度を得た。以上の結果を国内外の学会で発表を行った。