磁力抵抗ゼロの夢の発電機〜コギング・モーター(永久磁石形回転機)

(記事link)https://matome.naver.jp/odai/2134527919628688001

 

コンピューターシュミレーションによって調査したところ、発電機に特有のコギングトルクのロスを最小限に抑え、発電効率は8%以上向上させる夢の発電機だったことが証明された。

発電効率を1%上がると、100万kwクラスの原子力発電所が、1基不要になるほどの省エネ効果がある。

例えると、原発の一基100万Kw、大型火力発電所の一基100万Kwや東北電力東京電力から100万kWを融通送電など。

この発電方式を進化させると、1000万キロワットの発電が高効率で多く発電できるので、現在ある日本の発電設備で常時稼働する原発10基分が停止出来るようになります。

(学会発表)LINK
近年,永久磁石形回転機が制御法の進展に相俟って様々な応用分野において使用されている。例えば,車載システムの回生用発電機では,如何に低速走行時においてもエネルギーを回収できるかがパワートレインシステム全体の高効率化の観点から重要な技術開発課題の一つと考えられる。一方,増速ギアを用いないダイレクトドライブシステムを指向する場合,電機子巻線抵抗の影響によって低速時効率が低下すると危惧されるが,我々は高温超電導電機子巻線を適用することによって克服することを検討している。さらに,永久磁石発電機の構造に起因する問題の一つにコギングトルクが挙げられ,構造あるいは制御法のアプローチからその低減法が検討されている。構造の観点からの改善策の一つとして,Switched Reluctance Motor(SRM)のケースでは,軸方向に多段スライド構造を採用し,トルク脈動を低減する方法が提案されている[1]。
本報告では,永久磁石発電機について検討を進めており,
複数の発電機を直列接続し,その軸方向からみた空間位相をずらす方法(空間位相調整法)を検討したので報告する。
2. 解析方法と結果
解析には,有限要素法を適用した。まず,コギングトルクの低減効果を検討した。図1には,対象とした永久磁石発電機の解析モデル(3相,8極,1800 rpm)を示す。このモデルで解析を実施し,その発電機を図2のように直列接続することを想定し,得られたトルク特性や誘導起電力について空間位相差(本配置では δ= 9.375°)を考慮して重ね合わせることで空間位相調整法の効果を検討した。図3には,直列連結数とコギングトルクの関係(1台分の発電機のコギングトルクで規格化した値)を示すが,直列連結数を増やすことによってコギングトルクが大幅に低減している。また図4には,4連結発電機について誘導起電力波形を足し合わせた結果を示す。空間位相を調整しない場合の基本波ピーク値(約750 Vpeak)に比較して,空間位相調整を施した場合には950 Vpeak程度にまで改善している。
以上より,直列接続されている永久磁石形発電機に空間位相調整を施すことによって,コギングトルクが大幅に低減するだけでなく,誘導起電力波形も改善されることが明らかになった。