磁界変化が見えるコアレス発電機を用いた風力発電教材の開発
| Project/Area Number |
18H00199
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
1200:Educational technology-related
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
舟木 聡 独立行政法人国立高等専門学校機構旭川工業高等専門学校, 技術創造部, 技術専門職員
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| Project Period (FY) |
2018
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥530,000 (Direct Cost: ¥530,000)
Fiscal Year 2018: ¥530,000 (Direct Cost: ¥530,000)
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| Keywords | 風力発電 / ホール素子 / 教材開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【目的】
近年、日本ではエネルギー自給率の低さを解消するために、再生可能エネルギー(太陽光、風力、水力、地熱、バイオマス)の導入が進められている。その中でも小型風力発電は太陽光発電に比べて導入が進んでおらず、今後の発展が期待されている。そこで、これからの技術者育成のための小型風力発電をテーマとした教材開発を目的とした。
【方法】
小型風力発電は、中規模以上の風力発電に比べて、弱い風でも発電できることが求められる。そのため、教材にはコギングトルクが発生しないコアレス発電機を採用し、内部構造を見て理解できるように、透明樹脂を母材とした発電機を製作した。また、ホールセンサーを用いて磁界の変化を2色のLEDを用いて表示させる小型回路を作製し、コイルの中部に配置することで、磁界の変化について目視できるように工夫した。風車は、抗力型のサボニウス風車と、揚力型の3枚翼プロペラ風車の作製を行った。インバーターを接続した送風機を用いて風速をコントロールし、電子負荷を発電機に接続することで、各風速における電流-電圧特性を測定できる実験環境を構築することができた。
【成果】
教材として、内部構造と磁界変化が見てわかるコアレス発電機を完成させることができた。また、風力発電機の特性を測定する環境を構築することで、作製したプロペラ風車の発電特性を測定できた。測定データからは、負荷の変動により発電量が変化し、負荷の制御により発電効率が変化することを確認できた。また、各風速での最大電力が風速の3乗に比例し、パワー係数を0.4としたときの計算値ともほぼ一致することを確認できた。最後に安価な3Dプリンターを導入することができたので、今後はプロペラの形状の変化による特性の違いについても考察できる教材に改良を行っていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
