波による揺動運動から電力を創成するための振り子機構を用いた海洋揺動発電装置の研究

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初年度は、２VA程度の小出力揺動発電装置の試作を通して、理論との一致、見落とし箇所の抽出を中心に研究を進めた。実験には、発電機・揺動運動から回転運動変換機構を搭載した机上評価用試作機、水上浮上姿勢・浮動状態評価用の試作機を作成した。設計通りに試作出来た部分、逆に破損や予想以上の状況になり新たな課題が見えてきた部分があった。重点開発項目である３点について、現状実績を下記する。１．揺動運動を回転運動へ変換する機構：振り子および歯車とのかみ合わせは設計通りであった。しかし、歯の表面粗さが摩擦抵抗になり、揺動運動から回転運動への変換効率が低下している。一方向回転へ変換するフリーホイールについて、機構的には予想の動作をしたが、部品の一部が強度不足で破損した。機械的な負荷がかかる部品であり、剛性が必要と予測していたが、予測以上の力が加わったと推測している。金属材料への変更の必要性が生じた。２．発電機：１６コイルの単相結線型エアギャップ発電機とし、回転トルクを抑える構造で、想定回転にで２VAの出力を得ることができた。ただし、１コイル当たり１磁石の比率としたために、ウサギの耳のような波形となり、誘導電圧の損失が大きくなった。試作状態による理論計算と実測が概ね一致し、１コイル２磁石の比率で、目標の１基１２VA発電機の可能性をえた。３．浮体バランスとフロート設計：波を発生させる水槽で浮動実験を実施した。静水面での浮体バランスは、設計通りの沈み込みと傾きなく良好であった。重心は中心にあることを確認した。波によって３°傾斜する状態において、７°傾斜した。要因は揺動方向の慣性モーメントが大きくなっていたために、波による揺れが増強したと考えられる。波の揺動が大きくなると、慣性モーメントによる振れの増強のために転覆の可能性があり、慣性モーメントの低減構造への改良が課題として見えてきた。