第3調波磁界と永久磁石を励磁に利用するブラシレス同期発電機の開発研究

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本研究では,従来の永久磁石発電機の特長を失わず,界磁制御可能で電圧変動率の小さい値(定電圧特性)を持った同期発電機を開発することを目的としている.その方法は,分巻成分(q軸方向)を永久磁石で,直巻成分(d軸方向)を第3調波磁界で得ようとするものである.当該年度の研究では,回転子に配置してある永久磁石の配置方法について研究を行った.磁石配置は回転子に埋め込む方式を採用した,1kWの試作機をつくり,励磁特性及び負荷特性を明らかにした.1. 励磁特性の算定回転子に永久磁石を埋め込んだ発電機の励磁特性の算定を行った.励磁特性の算定法は有限要素法で行い,磁束及び磁束密度の検討を行った.本解析では,回転子の磁石配置は1極当たり2層とし,回転子内の磁束及び磁束密度の様子を明らかにした.2. 1次試作機による負荷試験上記から得られたデータを基にして,発電機本体の特性のシミュレーションを行い,埋込型永久磁石発電機を設計・製作した.この試作機を用いて,励磁特性及び電圧変動特性を実験的に明らかにした.本試作機の結果として,抵抗負荷で電圧変動率が約1.5%,力率0.8遅れ負荷で約10%に出来た.この電圧変動率は,電圧補償機器なしとしては,実用上問題ない値である.3.2次試作機を設計製作上記実験データをもとに回転子構造全体の検討を行い,永久磁石による励磁に加えて,高調波磁界で励磁が得られる構造の試作機を設計・製作した.本試作機で実験を行っている.