Development of high-temperature superconducting linear power generation module suitable for ocean power generation

适用于海洋发电的高温超导线性发电模块研制

• 批准号: 21H01541
• 负责人: 井田 徹哉
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Tokyo University of Marine Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01541/
• 关键词: 海洋発電; リニア発電モジュール; アンジュレータ型潮流発電機; ダイレクトドライブ型波力発電機; 高温超電導バルク; 海洋エネルギー発電

本研究は回転タービンを持たない、新形式のアンジュレータ型潮流発電機の採用によって我が国おける潮流発電の実用化を推進することを目的として実施された。アンジュレータ型潮流発電機は潮流を膜のうねりに変換して発電を行う。回転タービンを用いないこのシステムにおいて、発電に必要な流速は0.4 m/s 程度と低く、2 m/sで実用的な発電が可能である。膜のうねりから発電をするためには、直線運動から電力を得るリニア発電モジュールを用いる必要がある。リニア発電モジュールの変位量はかなり小さくなる。潮流に対する流体損失を抑制するために、リニア発電モジュールの外形寸法は小さいほど望ましい。一方、潮流による膜の変動周波数は概ね0.4 Hzと低く、そのストロークの短さと合わせて大きな電力を得ることが難しい。空気の840倍という高い密度を持つ海水に曝されるこの構造は大きな力を受け止めて確実に発電する必要のあるため、リニア発電モジュールには緩衝器としての役割も期待される。本研究では課題解決手段のひとつとして、発電時に電機子コイルで得られる電流密度は磁束密度が大きいほど増加することに注目し、界磁子に高温超電導バルク材料を採用することを検討し、リニア発電モジュールの試設計を行った。界磁子をリニア発電モジュールの上下層と中層に設け、その間に電機子を挿入して往復駆動させた。電機子には当研究室で回転機の駆動に使用実績のある渦巻型コイルを採用した。界磁子にNd-Fe-B永久磁石を使用した5 kW出力のリニア発電モジュールに対して、高温超電導バルク磁石を界磁子に使用した場合は最大で3倍を超える平均出力と力密度が得られることが示された。但し、高温超電導バルク磁石を実機に搭載する場合、冷却のために冷凍機を利用する必要があり、その運転に要する消費電力を始めとするコストを考慮すると出力向上比はこれより小さくなる。

This study aims to promote the application of power flow generation in China by adopting a new type of power flow generator. The power transmission system of the power transmission system The flow rate required for power generation is 0.4 m/s or less, and the power generation required for power generation is 2 m/s. The film is moving in a straight line and the electricity is flowing in a straight line. The amount of power in the battery is small. The flow loss of the current is suppressed, and the shape of the current is reduced. The frequency of a wave is 0.4 Hz. The frequency of a wave is low. The frequency of a wave is high. The frequency of a wave is low. The frequency of a wave is high. The frequency of a wave is low. The structure is 840 times higher than the density of the air, and it is necessary to ensure the transmission of electricity. This study aims to solve the problem of high temperature superconducting materials used in the field of high temperature superconducting materials, and try to design high temperature superconducting materials. The upper and lower layers of the magnetic field and the middle layer of the magnetic field are arranged in a reciprocating manner. The motor is used in the research room and in the operation of the motor. Nd-Fe-B permanent magnets are used for 5 kW output and power dissipation. High temperature superconducting magnets are used for 3 times maximum output and power density. However, when the high temperature superconducting magnet is installed in the machine, the cooling machine is required to be used, and the consumption power of the operation is required to be considered.

项目成果

Conceptual design of a linear generator suitable for marine energy power generation

适用于海洋能源发电的线性发电机概念设计

• 发表时间: 2021
• 作者: Petrus Kambo;Yuhi Yamanouchi;Antomne Alexandre Caunes;Masahiro Watasaki;Kota Yamaguchi and Tetsuya Ida
• 通讯作者: Kota Yamaguchi and Tetsuya Ida