2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study of new contra-rotating turbine for superconducting rim-drive tidal turbine generator
| Project/Area Number |
16H04597
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
和泉 充 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (50159802)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白石 耕一郎 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40586591)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 海洋資源 / エネルギー / 二重反転 / 新形式タービン / 海潮流発電 / 超電導発電機 / 高温超電導バルク材 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
自然エネルギーを利用した発電において、太陽光や風力の利用は広範に世界各地で始まっている。発電量の予測が比較的容易で、風力に比較して密度の高い水流や海潮流を利用したタービンの普及が期待される。高効率の海潮流発電の実現を目的として、前後の２基のタービンから構成される、新しい二重反転タービンを考案した。このタービンユニットの下流では旋回流が殆どなくなるように、理論解析法を駆使してタービン翼を設計した。この理論解析法は模型実験で異速反転条件を含めて検証した。強度要件を満たし、等速二重反転タービンより性能を向上させた異速反転タービンとなっており、設計目標の発電量を達成する仕様とすることができた。あわせてこのタービン直結の発電機の界磁極として超電導バルク材を導入した。前後の２基のタービンから構成されるタービンユニットに適した界磁－電機子構造を提案した。バルク材は50 mm x 50 mm x 20 mmの矩形材を平面に集成配置しており、適切な着磁による界磁磁束は、バルク材の表裏両面に対向する外側と内側の電機子に及ぶ。前方タービンは内側の電機子と一体となって回転し，後方タービンは，外側の電機子と一体となって回転する二重電機子構造となり、これらの２つの回転電機子の間に固定子として超電導バルク材が位置する。バルク材を界磁とする場合と永久磁石を界磁とする場合について行い比較の結果、超電導バルク材の有効性を示した。入力機械トルクは，タービンン翼の選択と回転数で決まるが，前方，後方それぞれ異なる値をとり、これらに整合する内側、外側の電機子設計を行って電気トルク制御が可能な界磁‐電機子構造とした。バルク材を界磁とした場合，特にGd系バルク材の捕捉磁束の同期運転下での安定性は実証されており、今後において十分実現可能な新しい異速二重反転タービン直結の超電導同期発電の基盤的研究を完了した。
|
| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
