| 研究課題/領域番号 |
20K14714
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
佐藤 光秀 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (80793968)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | リニア発電機 / フリーピストンエンジン / 発電制御 / 速度制御 / インバータ制御 / 発電損失 / 熱損失 / 摩擦損失 / 出力最大化 / 可動子動作 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
フリーピストン式エンジン発電機はクランクを用いないために、機械損失の低減が可能となるが、リニア発電機の発電損失が増加しやすい。
本研究では、エンジンを左右に設けるデュアル型フリーピストン式エンジン発電機を対象としてリニア発電機を設計・製作する。リニア発電機の可動子動作が制御可能という特徴を活かし、可動子のストローク延長や高速化に伴う発電損失の改善効果を明らかにする。また、可動子の挙動変化に伴ってエンジンに与える影響を明らかにし、出力を最大化するための可動子挙動を解明する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、デュアルシリンダ型フリーピストンリニア発電機の燃焼変動時に回生運転を継続可能とするピストン運動制御法について解析および実験を通して検証を行った。断続的速度制御の適用により、連続した燃焼変動時に回生運転を継続可能となることを確認した。また、断続的速度制御の制御パラメータである制御動作範囲、目標速度の振幅および制御ゲインを適切に設定することで発電効率の向上および安定した運転の継続が実現できることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
フリーピストンリニア発電機はクランクなどの運動変換機構を利用しないため、ピストンは機械的な制約を受けない。そのため、リニア発電機の電流をインバータ制御で調整することで、ピストンの運動を自在にコントロール可能となる。一方、左右にシリンダを使用するデュアルシリンダ型機構はエンジンの燃焼変動が発生しやすいため、左右の上死点位置を高精度に維持しながら力行運転せずに発電運転のみで燃焼を継続することが求められている。本研究では、断続的に速度制御をオンオフを切り替えることで、発電運転のみで一定の上死点位置精度を維持可能であることを確認した。
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