環境に優しく災害に強い小型風力用磁気ギア内臓発電機の開発

• 研究課題/領域番号: 24360102
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中村 健二 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70323061)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2014年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2013年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: 磁気ギア / 小型風力発電 / 発電機 / 風力発電 / トルク密度 / 効率

研究成果の概要

磁気ギアの高性能化に関しては，ポールピースの支持材と支持方法について検討するとともに，ポールピースの最適設計を行った結果，初期試作機よりトルクは40%以上向上し，効率は最高で99%を達成した。これは機械式ギアを上回る性能である。次いで，磁気ギアとモータ・ジェネレータを一体化した磁気ギアードモータ・ジェネレータに関しては，有限要素法を用いて最適設計を行い，試作試験を行った結果，ほぼ設計通りの性能が得られることを実証した。また，約1kWの小型風力発電装置を導入するとともに，電圧，電流，風速などを長時間計測できるシステムを構築した。平均風速約10m/sで最大500Wの出力が得られることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Basic Characteristics of In-Wheel Magnetic-Geared Motors (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, K. Akimoto, T. Takemae, O. Ichinokura
  • 雑誌名: Journal of the Magnetics Society of Japan 巻: 39 号: 1 ページ: 29-32
  • DOI: 10.3379/msjmag.1412R006
  • NAID: 130004951229
  • ISSN: 1882-2924, 1882-2932
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Novel Flux-Modulated Type Dual-Axis Motor for Hybrid Electric Vehicles (2014)
  • 著者名/発表者名: Michinari Fukuoka, Kenji Nakamura, Osamu Ichinokura
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 50 号: 11 ページ: 8202804-8202804
  • DOI: 10.1109/tmag.2014.2327646
  • 査読あり
• [雑誌論文] 遊星型磁気ギアのポールピースが特性に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福岡道成，中村健二，一ノ倉理
  • 雑誌名: 電気学会論文誌． Ａ 巻: 134 号: 6 ページ: 416-421
  • DOI: 10.1541/ieejfms.134.416
  • NAID: 130004869388
  • ISSN: 0385-4205, 1347-5533
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Performance improvement of magnetic gear and efficiency comparison with conventional mechanical gear (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Nakamura, Michinari Fukuoka, Osamu Ichinokura
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 115 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4863809
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Tests and Efficiency Improvement of Surface Permanent Magnet Magnetic Gear (2014)
  • 著者名/発表者名: Michinari Fukuoka, Kenji Na kamura, Osamu Ichinokura
  • 雑誌名: IEEJ Journal of Industry Applications 巻: 3 号: 1 ページ: 62-67
  • DOI: 10.1541/ieejjia.3.62
  • NAID: 130003388507
  • ISSN: 2187-1094, 2187-1108
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA-Based Optimum Design method for SPM type Magnetic Gears (2013)
  • 著者名/発表者名: Michinari Fukuoka, Kenji Na kamura, Osamu Ichinokura
  • 雑誌名: Journal of the Magnetics Society of Japan 巻: 37 号: 3-2 ページ: 264-267
  • DOI: 10.3379/msjmag.1212R001
  • NAID: 130004502830
  • ISSN: 1882-2924, 1882-2932
  • 査読あり
• [学会発表] 磁束変調型磁気歯車の高性能化に関する検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福岡道成，中村健二，一ノ倉理
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス研究会
  • 発表場所: 金沢大学 角間ｷｬﾝﾊﾟｽ（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-10
• [学会発表] インホイール型磁気ギアードモータの試作試験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋本一輝，竹前俊明，中村健二，一ノ倉理
  • 学会等名: 電気学会回転機研究会
  • 発表場所: 大阪府立大学 I-siteなんば（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-10-30
• [学会発表] 磁気ギアと機械式ギアの実機特性の比較 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福岡道成，中村健二，一ノ倉理
  • 学会等名: 日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 慶應大学 日吉キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-02 – 2014-09-04
• [学会発表] 遊星型磁気ギアのポールピースが性能に与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村健二，福岡道成，一ノ倉理
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 松山大学
• [学会発表] 用途が特殊な同期機(その2:磁気歯車) (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村健二,福岡道成,一ノ倉理
  • 学会等名: 電気学会全国大会講演論文集
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] 遊星型磁気ギアの効率向上に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福岡道成,中村健二,一ノ倉理
  • 学会等名: 電気学会全国大会講演論文集
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-03-20
• [学会発表] Loss Analysis and Performance Improvement of Trial SPM type Magnetic Gear (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Fukuoka, K. Nakamura, O. Ichinokura
  • 学会等名: 15th European Conference on Power Electronics and Applications
  • 発表場所: Lille, France
• [学会発表] 磁気ギアのポールピースが特性に与える影響に関する考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福岡道成，中村健二，一ノ倉理
  • 学会等名: 電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 会津大学
• [学会発表] 遊星型磁気ギアのポールピースが特性に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福岡道成，中村健二，一ノ倉理
  • 学会等名: 電気学会A部門大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] Experimental tests of Surface Permanent Magnet Magnetic Gear (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Fukuoka, K. Nakamura, O. Ichinokura
  • 学会等名: 15th International Conference on Electrical Machi nes and Systems
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-10-23