2004 Fiscal Year Annual Research Report
弱い風から発電可能な電機子鎖交磁束可変形埋め込み磁石同期発電機の開発
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14350150
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
武田 洋次 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (10081275)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 茂雄 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (00210188)
真田 雅之 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (90264803)
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| Keywords | 風力発電機 / 埋込磁石同期発電機 / コギングトルク / トルクリプル |
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| Research Abstract |
本研究では、中小規模の風力発電を対象として、微風から強風まで広範囲な風速で高効率な発電が可能な埋め込み磁石同期発電機の研究開発を目的としている。
一般に風車の回転数は低いため、発電機の効率を上げるため増速ギアが用いられるが、騒音や重量の点で問題がある。これに対し、多極の永久磁石同期発電機は広範囲な風速域にわたって高効率な発電が可能である。しかし、強力な永久磁石を使うためコギングトルクが増加し、弱い風では風車が回転できず発電可能な最低風速は高くなり、風力の利用効率が低下し、稼働率が低下する。
本研究では、多極に適した集中巻スポークタイプの埋め込み磁石同期発電機を提案し、その欠点であるコギングトルクを低減するための新しい構造を提案し、この構造が出力電圧の高調波の低減にも効果のあることを明らかにしている。
まず、コギングトルクを低減する方法として、従来のフラックスバリア対称構造に代え、フラックスバリア先端とステータティースとの相対関係をすべてずらしたフラックスバリア構造の鋼板を1枚ずつ回転方向にずらして回し積みする新しい構造を考案した。その結果、従来構造に比べ、コギングトルクは約1/10と飛躍的に減少することを明らかにした。また、誘起電圧の高調波成分も大幅に低減することを示した。さらに、モータとして利用した場合、トルクリプルは、約1/20に低減できること構造であることも分かった。
この結果、本研究で提案検討した多極のスポークタイプの埋め込み磁石発電機は、弱い風でもスムーズに回転し、発電電力は小さいものの、未利用であった風力エネルギーを有効に活用することができ、風力発電の設置場所の拡大にも有用であることが明らかになった。
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