2021 Fiscal Year Research-status Report
Effect of Mover Movement on Output Maximization in Dual-type Free-piston Engine Generator
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20K14714
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
佐藤 光秀 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (80793968)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | リニア発電機 / フリーピストンエンジン / インバータ制御 / 発電損失 / 熱損失 / 摩擦損失 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フリーピストン式エンジン発電機は、クランク式エンジン発電機に比べて４０％超の機械損失低減が可能となることから、次代の高効率エンジン発電機として期待される。本システムはクランクを利用しないため、エンジンの燃焼力がリニア発電機に直接作用して、高効率な発電状態を維持し難い。特に、エンジンを左右に設けるデュアル型では、１往復で２回の燃焼力が作用するため、高効率化が不可欠である。
本研究では、インバータ制御を利用したリニア発電機の可動子運動履歴の変更が損失改善に有効であることを明らかにする。熱損失はエンジン熱解析シミュレータ，発電損失・摩擦損失は数値解析ソフトウェアを用いて試算している。
これまでの研究では、減衰振動系となるように正弦波を歪ませる可動子運動履歴を設定することによって、回生のみで運転継続が可能となり、効率の向上が見込まれることが判明した。しかし、可動子運動履歴はシステムの構成要素であるエンジン仕様，発電機仕様に対して相互に密接に関連しており、真にエネルギー変換効率を最大化するためにはすべての関係性を考慮して設計する必要がある。そこで、エンジン設計、可動子運動履歴の設定、リニア発電機の設計を軸として高効率なFPEGを構築するフローを提案した。提案するフローでシステムを構築した場合，高効率化のための可動子運動を考慮した設計が可能となるため、総合効率は0.9%改善することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
可動子の運動履歴を考慮してシステム構築することが効率改善に有効であることがシミュレーションで示された。また、デュアル型フリーピストン式エンジン発電機の実験環境を構築し、試運転を実施した。以上の観点から、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
デュアル型フリーピストン式エンジン発電機の実験装置にて、シミュレーションで得られた可損失低減効果の実証を得る。
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| Causes of Carryover |
当該助成金が生じた状況：実験装置の購入価格で余剰が出たため。
使用計画：実験時の消耗品購入、国際会議発表・論文投稿料に充当する予定である。
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Research Products
(4 results)
