Development of a linear generator system for low head hydroelectric power

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K04118
• Research Institution: International College of Technology, Kanazawa
• Principal Investigator: 直江 伸至 国際高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (00249781)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: リニアジェネレータ / マイクロ水力

Outline of Annual Research Achievements

本研究では落差・傾斜の緩やかな河川・水路での小水力エネルギーを効率よく回収するために考案した，リニアジェネレータシステムを開発することが目的である。小水力では大型水力とは異なり水量および落差が小さいために，発電方式や発電機本体に小水力用発電に適したものを開発する必要がある。本研究では，振動翼とリニアジェネレータを機械的に連結することで，落差・傾斜の緩やかな河川・水路からの水力エネルギーを効率よく回収しようとするものである。昨年度の実験では風圧による供試体と２種磁束並進構造に変更したリニアジェネレータの構造について検討した。本年度は水流用の振動供試体について回流水槽を用いて実験を実施した。供試体は直径Φ５０ｍｍアルミ製とバネ機構を用いた実験機を試作した。この実験では供試体の浮力が不足していたため，数ミリの上下振動のみであった。そこで，改善策として浮力増のために,塩ビパイプ直径Φ１１４ｍｍに変更した。さらに供試体に受ける水流をスムーズにするための円板を付加した。その結果，供試体は流速0.6m/s付近で起動し，流速を速めても振動を継続する良い実験結果が得られた。最大ストロークは設計値５０ｍｍを超える値を示した。また起動流速は運動方程式から求めた理論値と近い値で振動し，理論値と実測値のよい一致が見られた。次に永久磁石による励磁と巻線による励磁を兼用できる２種磁束並進リニアジェネレータを試作し，その動作を確認した。磁石と巻線による励磁状態での出力コイルの誘導電圧波形を実験的に観察した。移動子および固定子コアのギャップ近傍に磁石がない構造としたため，コギングトルクは小さくできた。これまでの研究によって小水力エネルギーを利用した駆動機構と発電機構の基本的な構造および特性を把握することができた。