高透磁率粒子添加超電導強界磁を応用した30kVA潮流同期発電機の研究

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環境問題への対策であるCO2の排出量の削減は、世界規模で取り組むべき課題として挙げられている。日本国内の電力分野では脱原発の動きも伴い、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーを利用した発電システムが注目を集めている。本研究は、潮の流れを用いた柵クラスの発電機のスケールモデルである30kVAプロトタイプを試作し、その成立性の評価・検証完了を目標に行うものである。平成24年は電気設計、機械設計からなる回転機を構成する要素技術と、バルク界磁に必要な冷却・着磁技術を融合し、実装試験により発電機の成立性の評価までを行った。その実績は下記の通りである。1、冷却に関して、超電導回転機を安定的に冷やすことのできる100kW級の冷凍能力を有するシステムの構築に成功しさらなる改良として、回転部を冷却するための手法である回転継手の改良を行い、海流発電機に向けた超電導界磁の簡便な冷却技術として凝縮ネオン(-250K)を用いた超電導強界磁の冷却装置に関する実証実験を完了した。その結果、超電導界磁極を安定的に臨界温度以下へ冷却可能であることを確認した。2,超電導界磁に関しては、着磁方法の改良により捕捉磁束をさらに増大させることに成功した。新たな知見として磁性材を超電導界磁の一部として用いた場合の性能向上に関しての基礎研究を行いその成果を欧州超電導会議にて発表した。実験の実施に関しては他のグループの協力を得て行った。3、上記研究成果より得られた強界磁を利用して構築した発電機特性の検証を行った。発電機としての評価には海潮流発電で得られる入力トルクの代わりに外部動力である誘導電動機を用いて擬似的に一定の入力トルクを与えた。誘導電動機の出力軸を、冷却システムが搭載されている超電導発電機の入力軸へと直結し、界磁の温度上昇や発電波形を得て、超電導発電機に必要な要素の成立性検証を完了した。