弱い風から発電可能な電機子鎖交磁束可変形埋め込み磁石同期発電機の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350150
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 武田 洋次 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (10081275)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 真田 雅之 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (90264803) ; 森本 茂雄 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (00210188)
• Keywords: フラックスバリア / 非対称設計 / トルクリプル / 有限要素法

Research Abstract

本研究では、中小規模の風力発電を対象に、微風から強風まで、広範囲な風速で高効率な発電が可能な埋め込み磁石期発電機の研究開発を目的としている。
本目的にあった多極永久磁石同期発電機は誘導発電機に比べ、原理的に広範囲な風速範囲で高効率であるが、強力な磁石を使って小型にするため、コギングトルクが増加し、弱い風速では風車が回転できず、発電できる最低風速は高くなり、風力の利用率が著しく低下する。
本年はまず、埋込磁石同期発電機の欠点であるトルクリプルとコギングトルクを低減する構造改善を主たる目的とした。永久磁石のフラックスバリア先端とステータティースとの相対関係を全てずらす新しいフラックスバリアの設計手法を開発し、試作機による実験によりその妥当性を確認した。従来の設計に比べ、出力を低下することなく、コギングトルクならびにトルクリプルを1/5低減できることが明らかになった。その結果、弱い風でも風車がスムーズに回転し、発電電力は小さいものの、未利用であった風力エネルギーを有効に活用できる目処がついた。
また、円盤をロータの両サイドに接近させ、永久磁石の磁束をこの円盤に漏洩させ、電機子に鎖交する磁束を減少させ、発電機のコギングを低減させる構造についても概念設計とその性能のシミュレーションまで研究が進んでいる。

Research Products

• [Publications] 平本健二, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次: "フラックスバリアの非対称性を利用したIPMSMのトルクリプル低減法"電気学会研究会資料. SPC03-2. 7-12 (2003)