2015 Fiscal Year Annual Research Report
非円形歯車・無段変速機構を用いた高出力垂直軸風力発電機の開発
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25630043
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
岡田 昌樹 旭川工業高等専門学校, 機械システム工学科, 教授 (40455100)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 無段変速機 / 遠心調速機 / 風力発電機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は前年度の成果（遠心調速機とリングコーン式CVTを組み合わせた無段変速機構の開発）を日本機械学会年次大会と日本機械学会第１回イノベーション講演会で発表した。
最初に，初年度に研究した非円形歯車機構の成果について，トルク振幅が予想以上に平滑化しなかった原因について解明するため，歯車のかみ合い精度に的を絞った実験を行った。今回の実験では，従来のマシニングセンタによる歯車製作ではなく，高精度な形状出力ができる光造形方式の3Dプリンタ（3DSYSTEMS製Projet1200）を用いて歯車を製作した。この実験から，駆動歯車と被動歯車間のバックラッシ間隔が大きく影響していることが分かった。非円形歯車間のバックラッシを限りなく0に近づけた時，トルク振幅は円形歯車に比べ25%以上減少できた。
次に，過去2年間に研究した機構を組み込んだ垂直軸小型風力発電機を製作し，出力（風速と回転数の関係）を測定した。風車には当初，高回転を得られる直線翼垂直軸風車を用いたが，一般的なカットイン風速である5m/s以下で，リングコーン式CVT（日本電産シンポ株式会社RXL-90，変速比0～1/1.8，出力軸トルク7.0～0.7N･m）の始動トルクを得られず，直径600mm，高さ400mmのサボニウス風車に変更して測定した。CVTの出力軸トルクが10倍違うため，最高値を通常増速機，最小値を本無段変速機の始動トルクとして測定した結果，風速3.8m/sで回転する通常増速機に対し，本無段変速機構は3.2m/sで回転し始め，15%程度の向上を得られた。
しかし，リングコーン式CVTは始動トルクが大きすぎるため，これ以下の風速では回転しない。そこで，始動トルクの小さな新たな無段変速機構を考案した。この機構は，立体確動カムとラック&ピニオン，フリーホイールクラッチ，歯車列を用いており，試作段階では予想どおりの動作をした。
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Research Products
(2 results)
