| 研究概要 |
本研究では,風力・マイクロ水力発電に利用する誘導発電機の高性能化を目標に,ロータ内部に回転マグネットを内蔵した新構造の発電機(これを「PM誘導発電機」と仮称している)の開発を行っている。平成14年度の研究内容及び実績は,以下の通りである。
[平成14年度の研究内容及び実績]2.2kW級のPM誘導発電機を試作し,設計理論の開発と性能試験を行った。
1.設計理論の開発 構造や運転法の最適化を検討するには,まず,特性を定量的に予測できる理論の開発が必要である。PM誘導発電機は,汎用機と異なり,運転電圧により内部の磁気現象が極端に非線形になる。本研究では,これを忠実に反映するため,双対原理を用いて特性解析用のモデルを開発し,その妥当性を検証した。開発したモデルは,実測値と数%以内の誤差で,精度よく特性を予測できる。
2.性能試験 特性把握を目的に,以下の性能試験を実施した。
<2.1>連系時の突入電流測定試験 連系時の電圧の投入位相,ロータの回転速度をパラメータに突入電流の特性を解析した。その結果,突入電流の大きさは,回転速度に依存せず,電圧の投入位相だけに関係することが判明した。今後得られた結果を基に,突入電流の抑制法を検討する必要がある。
<2.2>負荷試験 力率,効率特性を中心に,PM誘導発電機の出力特性を実測した。また,その性能をより明確に把握するため,同一体格の汎用機と比較した。その結果,汎用機に比べ,力率,効率ともに5〜8%程度向上することが分かった。特に,出力が約1.3倍増加し,回転マグネットの効力が実証できた。
<2.3>単独発電試験 汎用機は単独発電できないが,PM誘導発電機は内部に回転マグネットを有するため,これが可能であり,独立電源としても期待できる。そこで,本年度は,研究の取り掛かりとして,単位法を用いて単独発電時の運転特性を定量的に予測できる理論の開発を行い,その妥当性を検証した。
以上の研究成果(一部)は,既に電気学会論文誌に1編掲載され,評価を得ている。また,同論文誌とIEEE Trans. on Energy Conversionに,現在,3編投稿中である。
[平成15年度の予定]引き続き,性能の実験な評価と,種々の運転条件における解析手法の開発を進め,所期の目的が達成できるように努める。
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