落差・傾斜の緩やかな箇所で利用するリニアジェネレータ小水力発電システムの開発

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04118
• 研究機関: 国際高等専門学校
• 研究代表者: 直江 伸至 国際高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (00249781)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: リニアジェネレータ / マイクロ水力

研究実績の概要

本研究では落差・傾斜の緩やかな河川・水路での小水力エネルギーを効率よく回収するために考案した，リニアジェネレータシステムを開発することが目的である。小水力では大型水力とは異なり水量および落差が小さいために，発電方式や発電機本体に小水力用発電に適したものを開発する必要がある。本研究では，振動翼とリニアジェネレータを機械的に連結することで，落差・傾斜の緩やかな河川・水路から水力エネルギーを効率よく回収しようとするものである。
本年度は多極永久磁石を持ったリニアジェネレータにおいて，最大電力となる外部負荷抵抗値を計測した。負荷としては電子負荷および抵抗器を使用し，両計測値を比較した。最大電力となる抵抗値は，電子負荷および抵抗器の両方で約100Ωとなった。また，電磁界解析ＦＥＭを使用して，出力コイルの起電力波形および速度特性のシミュレーションを実施した。実験機の機械的な機構による影響を除けば，ほぼ実測値に近い波形となった。次に，新規に試作するリニアジェネレータの構造を検討した。構造は永久磁石と電磁石による２重磁束を利用するものとなった。固定子は永久磁石と電磁石による磁束を分離して通過する構成とし，移動子はエアギャップを用いてフラックスバリアを形成した。実験装置は，試作するリニアジェネレータ本体に付属する直線運動機構・モータおよび計測センサを設置することにしている。コイルの鎖交磁束や移動子の磁束経路についての検討は終了している。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

河川・水路の落差・傾斜が緩やかな箇所でのエネルギー回収を行うための，リニアジェネレータの構造および特性の検討を進めている。試作機は設計変更を行ったため，製作が若干遅れているが，２０２０年度前半に製作する予定である。

今後の研究の推進方策

今後は２重磁束リニアジェネレータを試作し，その動作特性を実験を主に検討していく。振動翼はラボモデルによって機構を解明する。

次年度使用額が生じた理由

試作機の設計変更や年度末に予定していた学会等の参加ができず差異が生じた。