JPH11341894A - 高速発電システム - Google Patents
高速発電システムInfo
- Publication number
- JPH11341894A JPH11341894A JP10140911A JP14091198A JPH11341894A JP H11341894 A JPH11341894 A JP H11341894A JP 10140911 A JP10140911 A JP 10140911A JP 14091198 A JP14091198 A JP 14091198A JP H11341894 A JPH11341894 A JP H11341894A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- generator motor
- motor
- stator coil
- magnetic flux
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速発電システムにおいて、遊転時の鉄損を
低減してシステム効率を向上させる。 【解決手段】 回転子３には永久磁石４が備えられてお
り、フライホイール５は回転子３と共に回転する。固定
子コイル８に電力変換器１０から電流が供給されること
により発電電動機１が電動機駆動し、発電電動機１が発
電機駆動したときには発電電力が出力される。発電電動
機１が遊転しているときには、制御装置２０の制御に基
づき、永久磁石４による磁束を、固定子コイル８により
磁束により弱めるように、電力変換器１０から固定子コ
イル８に電流を供給する。このため、遊転時にはトータ
ル磁束が減少して鉄損が低減し、結果としてシステム効
率が向上する。
低減してシステム効率を向上させる。 【解決手段】 回転子３には永久磁石４が備えられてお
り、フライホイール５は回転子３と共に回転する。固定
子コイル８に電力変換器１０から電流が供給されること
により発電電動機１が電動機駆動し、発電電動機１が発
電機駆動したときには発電電力が出力される。発電電動
機１が遊転しているときには、制御装置２０の制御に基
づき、永久磁石４による磁束を、固定子コイル８により
磁束により弱めるように、電力変換器１０から固定子コ
イル８に電流を供給する。このため、遊転時にはトータ
ル磁束が減少して鉄損が低減し、結果としてシステム効
率が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高速発電システムに
関し、電力をフライホイールの回転エネルギに変換して
電力貯蔵をする高速発電システムにおいて、発電電動機
の遊転時の損失を下げ、高速発電システム全体の効率を
向上させるように工夫したものである。
関し、電力をフライホイールの回転エネルギに変換して
電力貯蔵をする高速発電システムにおいて、発電電動機
の遊転時の損失を下げ、高速発電システム全体の効率を
向上させるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】上記高速発電システムは、夜間では余剰
電力を使用して発電電動機を電動機駆動してフライホイ
ールを回転させることにより電力を回転エネルギとして
貯蔵し、昼間の電力需要が多い時には、フライホイール
から回転エネルギーを受けて発電電動機を発電機駆動さ
せて電力供給をしている。
電力を使用して発電電動機を電動機駆動してフライホイ
ールを回転させることにより電力を回転エネルギとして
貯蔵し、昼間の電力需要が多い時には、フライホイール
から回転エネルギーを受けて発電電動機を発電機駆動さ
せて電力供給をしている。
【０００３】このような高速発電機システムでは発電電
動機は、１０，０００〜２０，０００／min の高速運転
で使用されるため、多くのシステムでは堅牢なカゴ形誘
導発電電動機が考案され使用されている。
動機は、１０，０００〜２０，０００／min の高速運転
で使用されるため、多くのシステムでは堅牢なカゴ形誘
導発電電動機が考案され使用されている。
【０００４】発電効率の向上を図るため、損失の低減に
多くの工夫がされているが、誘導電動機の損失低減には
ある程度限界がある。
多くの工夫がされているが、誘導電動機の損失低減には
ある程度限界がある。
【０００５】ここで、励磁損失の無い、永久磁石を使用
した発電電動機を使用すれば、損失が低減し、発電効率
が向上する。
した発電電動機を使用すれば、損失が低減し、発電効率
が向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】発電電動機を電動機駆
動してフライホイールを所定回転数まで上げ、発電を開
始する前には、遊転運転がある。発電効率を検討する際
には、この遊転運転時の損失も含んで検討する必要があ
り、この遊転運転時の損失低減が、全体の効率向上に対
して大きなウエイトを占めている。
動してフライホイールを所定回転数まで上げ、発電を開
始する前には、遊転運転がある。発電効率を検討する際
には、この遊転運転時の損失も含んで検討する必要があ
り、この遊転運転時の損失低減が、全体の効率向上に対
して大きなウエイトを占めている。
【０００７】カゴ形誘導発電電動機の場合には、風損等
の機械損失が主であるが、永久磁石を使用した発電電動
機の場合には、これらの損失に加えて鉄損が加わる。
の機械損失が主であるが、永久磁石を使用した発電電動
機の場合には、これらの損失に加えて鉄損が加わる。
【０００８】しかも、上記発電電動機システムで使用さ
れる発電電動機は、高速運転されるため、運転周波数が
非常に高くなり、鉄損が大きな値となる。これは、鉄損
が、ほぼ周波数の２乗に比例して大きくなるからであ
る。
れる発電電動機は、高速運転されるため、運転周波数が
非常に高くなり、鉄損が大きな値となる。これは、鉄損
が、ほぼ周波数の２乗に比例して大きくなるからであ
る。
【０００９】このため、永久磁石を使用した発電電動機
は、カゴ形誘導発電電動機よりも、遊転時の効率が悪化
する。
は、カゴ形誘導発電電動機よりも、遊転時の効率が悪化
する。
【００１０】その対策として、遊転時に磁石を機械的に
鉄心から移動させ鉄損を減少させる方法がある。しか
し、高速運転を行うため、この方法では構造が複雑にな
る。
鉄心から移動させ鉄損を減少させる方法がある。しか
し、高速運転を行うため、この方法では構造が複雑にな
る。
【００１１】また、固定子鉄心の無い構造（空芯）を採
用すれば、鉄損は発生しないが、通常運転時の効率が悪
化し、発電電動機の体格が大型化してしまう。
用すれば、鉄損は発生しないが、通常運転時の効率が悪
化し、発電電動機の体格が大型化してしまう。
【００１２】本発明は、上記従来技術に鑑み、発電電動
機として永久磁石を使用した発電電動機を採用しても遊
転時の損失を低減することができ、しかも、体格を大型
化することのない高速発電システムを提供することを目
的とする。
機として永久磁石を使用した発電電動機を採用しても遊
転時の損失を低減することができ、しかも、体格を大型
化することのない高速発電システムを提供することを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、回転子に永久磁石を備えていると共に、こ
の回転子にフライホイールが連結されている発電電動機
と、前記発電電動機の固定子コイルに電力を供給する電
力変換器と、前記電力変換器による電力変換動作を制御
して前記発電電動機を電動機駆動させたり発電機駆動さ
せると共に、前記発電電動機が遊転している時には、前
記電力変換器から前記固定子コイルに送った電流により
固定子コイルから発生した磁束が、前記永久磁石により
発生した磁束を弱める方向に生ずるように前記電力変換
器を制御する制御装置と、を有することを特徴とする。
明の構成は、回転子に永久磁石を備えていると共に、こ
の回転子にフライホイールが連結されている発電電動機
と、前記発電電動機の固定子コイルに電力を供給する電
力変換器と、前記電力変換器による電力変換動作を制御
して前記発電電動機を電動機駆動させたり発電機駆動さ
せると共に、前記発電電動機が遊転している時には、前
記電力変換器から前記固定子コイルに送った電流により
固定子コイルから発生した磁束が、前記永久磁石により
発生した磁束を弱める方向に生ずるように前記電力変換
器を制御する制御装置と、を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態に係
る高速発電システムを図面に基づき詳細に説明する。
る高速発電システムを図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明の実施の形態にかかる高速発
電システムを示す構成図である。同図に示すように、こ
の高速発電システムの発電電動機１では、回転シャフト
２に回転子３が固定されており、回転子３に界磁磁石で
ある永久磁石４が備えられている。また回転シャフト２
にはフライホイール５が連結されており、フライホイー
ル５は回転子３と共に回転する。
電システムを示す構成図である。同図に示すように、こ
の高速発電システムの発電電動機１では、回転シャフト
２に回転子３が固定されており、回転子３に界磁磁石で
ある永久磁石４が備えられている。また回転シャフト２
にはフライホイール５が連結されており、フライホイー
ル５は回転子３と共に回転する。
【００１６】発電電動機１の固定子フレーム６の内周面
には、固定子鉄心７が固定されており、固定子鉄心７に
は固定子コイル（電機子コイル）８が備えられている。
には、固定子鉄心７が固定されており、固定子鉄心７に
は固定子コイル（電機子コイル）８が備えられている。
【００１７】電力変換器（インバータ装置）１０は、発
電電動機１を電動機駆動する時には、電力系統から得た
電力を発電電動機１に供給する。このとき、電動機駆動
する発電電動機１に送る電力（電流）をベクトル制御し
ている。つまり、発電電動機１に供給する電機子電流
を、トルク発生分電流と磁束分電流として制御してい
る。この時には、発電電動機１によりフライホイール５
を回転させて、電力を回転エネルギーとして蓄積でき
る。
電電動機１を電動機駆動する時には、電力系統から得た
電力を発電電動機１に供給する。このとき、電動機駆動
する発電電動機１に送る電力（電流）をベクトル制御し
ている。つまり、発電電動機１に供給する電機子電流
を、トルク発生分電流と磁束分電流として制御してい
る。この時には、発電電動機１によりフライホイール５
を回転させて、電力を回転エネルギーとして蓄積でき
る。
【００１８】一方、電力変換器１０は、発電電動機１が
発電機駆動する時には、発電電動機１で発生した電力
を、電力系統に送る。この時には、フライホイール５の
回転エネルギーを電力に変換して取り出すことができ
る。
発電機駆動する時には、発電電動機１で発生した電力
を、電力系統に送る。この時には、フライホイール５の
回転エネルギーを電力に変換して取り出すことができ
る。
【００１９】発電電動機１が電動機駆動する時、及び、
発電電動機１が発電機駆動する時には、電力変換器１０
の制御（電動機駆動時のベクトル制御、発電機駆動時の
電力出力制御）は、制御装置２０からの制御指令に基づ
き行われる。
発電電動機１が発電機駆動する時には、電力変換器１０
の制御（電動機駆動時のベクトル制御、発電機駆動時の
電力出力制御）は、制御装置２０からの制御指令に基づ
き行われる。
【００２０】更に本発明の実施の形態では、発電電動機
１が遊転している時、即ち、電動機駆動をしている時で
なく、かつ、発電機駆動をしている時でもない時には、
制御装置２０からの制御指令により、電力変換器１０
は、次のような電流を、発電電動機１の固定子コイル８
に供給する。
１が遊転している時、即ち、電動機駆動をしている時で
なく、かつ、発電機駆動をしている時でもない時には、
制御装置２０からの制御指令により、電力変換器１０
は、次のような電流を、発電電動機１の固定子コイル８
に供給する。
【００２１】即ち、固定子コイル８に送った電流により
固定子コイル８から発生した磁束が、永久磁石４により
発生した磁束を弱める方向に生ずるように、電力変換器
１０から固定子コイル８に電流供給する。つまり、固定
子コイル８に送る電流のうち磁束分電流を調整して、永
久磁石４により発生した磁束を弱めるよう制御するので
ある。
固定子コイル８から発生した磁束が、永久磁石４により
発生した磁束を弱める方向に生ずるように、電力変換器
１０から固定子コイル８に電流供給する。つまり、固定
子コイル８に送る電流のうち磁束分電流を調整して、永
久磁石４により発生した磁束を弱めるよう制御するので
ある。
【００２２】遊転時には、上述したようにして固定子コ
イル８に電流供給をするため、図２（ａ）に示すような
永久磁石４が作った磁束が、図２（ｂ）に示すような固
定子コイル８が作った磁束により弱められる。
イル８に電流供給をするため、図２（ａ）に示すような
永久磁石４が作った磁束が、図２（ｂ）に示すような固
定子コイル８が作った磁束により弱められる。
【００２３】このように遊転時には、永久磁石４による
磁束が、固定子コイル８による磁束により弱められるの
で、永久磁石４と固定子コイル８の両方によるトータル
磁束が減少し、鉄損が大幅に減少する。ちなみに、鉄損
は、磁束密度の２乗に比例するので、磁束の減少によ
り、鉄損は大幅に（２乗の割合で）減少するのである。
磁束が、固定子コイル８による磁束により弱められるの
で、永久磁石４と固定子コイル８の両方によるトータル
磁束が減少し、鉄損が大幅に減少する。ちなみに、鉄損
は、磁束密度の２乗に比例するので、磁束の減少によ
り、鉄損は大幅に（２乗の割合で）減少するのである。
【００２４】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明では、回転子に永久磁石を備えていると
共に、この回転子にフライホイールが連結されている発
電電動機と、前記発電電動機の固定子コイルに電力を供
給する電力変換器と、前記電力変換器による電力変換動
作を制御して前記発電電動機を電動機駆動させたり発電
機駆動させると共に、前記発電電動機が遊転している時
には、前記電力変換器から前記固定子コイルに送った電
流により固定子コイルから発生した磁束が、前記永久磁
石により発生した磁束を弱める方向に生ずるように前記
電力変換器を制御する制御装置と、を有する構成にし
た。
ように、本発明では、回転子に永久磁石を備えていると
共に、この回転子にフライホイールが連結されている発
電電動機と、前記発電電動機の固定子コイルに電力を供
給する電力変換器と、前記電力変換器による電力変換動
作を制御して前記発電電動機を電動機駆動させたり発電
機駆動させると共に、前記発電電動機が遊転している時
には、前記電力変換器から前記固定子コイルに送った電
流により固定子コイルから発生した磁束が、前記永久磁
石により発生した磁束を弱める方向に生ずるように前記
電力変換器を制御する制御装置と、を有する構成にし
た。
【００２５】かかる構成としたため、遊転時には、永久
磁石による磁束が、固定コイルによる磁束により弱めら
れるので、鉄損が大幅に減少し、高速発電システムの発
電効率が向上する。また、発電電動機の構成は簡単であ
り、体格が大型化することもない。
磁石による磁束が、固定コイルによる磁束により弱めら
れるので、鉄損が大幅に減少し、高速発電システムの発
電効率が向上する。また、発電電動機の構成は簡単であ
り、体格が大型化することもない。
【図１】本発明の実施の形態に係る高速発電システムを
示す構成図。
示す構成図。
【図２】遊転時の磁束の発生状況を示す説明図。
１ 発電電動機 ２ 回転シャフト ３ 回転子 ４ 永久磁石 ５ フライホイール ６ 固定子フレーム ７ 固定子鉄心 ８ 固定子コイル １０ 電力変換器 ２０ 制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 回転子に永久磁石を備えていると共に、
この回転子にフライホイールが連結されている発電電動
機と、 前記発電電動機の固定子コイルに電力を供給する電力変
換器と、 前記電力変換器による電力変換動作を制御して前記発電
電動機を電動機駆動させたり発電機駆動させると共に、
前記発電電動機が遊転している時には、前記電力変換器
から前記固定子コイルに送った電流により固定子コイル
から発生した磁束が、前記永久磁石により発生した磁束
を弱める方向に生ずるように前記電力変換器を制御する
制御装置と、を有することを特徴とする高速発電システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10140911A JPH11341894A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 高速発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10140911A JPH11341894A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 高速発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11341894A true JPH11341894A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15279694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10140911A Withdrawn JPH11341894A (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 高速発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11341894A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018057131A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | サンケン電気株式会社 | フライホイール蓄電システム |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP10140911A patent/JPH11341894A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018057131A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | サンケン電気株式会社 | フライホイール蓄電システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |