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A novel high power control method of synchronous reluctance motors without rare earth magnets whose supplies have urgent matter

Research Project

Project/Area Number 18K04119
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21010:Power engineering-related
Research InstitutionGifu National College of Technology

Principal Investigator

Tomita Mutuwo  岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20311029)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords同期リラクタンスモータ / 制御 / 電気有効利用 / センサレス / 低速 / エネルギー効率化 / 省エネルギー / 地球温暖化ガス排出削減
Outline of Final Research Achievements

Recently, the permanent magnet synchronous motors(PMSMs) which are high efficiency have been widely used. The magnets of PMSMs needs the rare-earth metal whose supplies have urgent matter.
Therefore, this study proposes to replace the PMSMs with the synchronous reluctance motors(SynRMs) without the magnets. The power of the SynRMs is less than that of the PMSMs. The purpose of study is the realization of the position sensorless control of the SynRMs and the position sensorless control is expected to bring higher power. A position sensorless control method of the SynRMs by using high-frequency currents has been succeed. However, the large high-frequency current was necessary and loss was large.
In this study, a novel position sensorless control method of the SynRMs, by superimposing very small high-frequency currents, is improved in very-low-speeds region and the experiments show the method is useful.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、供給不安が喫緊の課題であるレアアースを全く用いないため高効率ながらも出力が永久磁石同期モータに及ばない同期リラクタンスモータが極低速時においても、損失が小さくなる小さな高周波電流重畳によって位置センサレス制御が可能になった。これによって、位置センサの分だけ大きな体格の同期リラクタンスモータの採用により高出力化が実現する。以上により、同期リラクタンスモータが普及していくことが考えられ、今後も安定したエネルギー効率の向上に貢献できる。この波及効果は極めて大きい。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (6 results)

  • [Journal Article] Position Sensorless Estimation for Surface Permanent Magnet Synchronous Motor Using Eddy Current2020

    • Author(s)
      Kato Soma、Tomita Mutuwo、Hasegawa Masaru、Doki Shinji
    • Journal Title

      Proceedings of the 23rd International Conference on Electrical Machines and System

      Volume: - Pages: 1972-1976

    • DOI

      10.23919/icems50442.2020.9291246

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高周波電流制御を用いたSynRMの低速時の位置センサレス制御におけるインダクタンス誤差の影響2021

    • Author(s)
      林 立喜、國枝 武史、冨田 睦雄、長谷川 勝、道木 慎二
    • Organizer
      令和3年電気学会全国大会講演論文集, No.5-099, pp.169-170, (オンライン開催(大阪大学 豊中キャンパス)), (2021.03.09)
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 渦電流を用いた表面磁石型同期モータの停止時の回転子位置推定2020

    • Author(s)
      加藤 聡馬、冨田 睦雄、長谷川 勝、道木 慎二
    • Organizer
      令和二年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会, Paper No : B4-7, (WEB開催(愛知県立大学)), (2020.09.04)
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 渦電流を用いたSPMSMの位置推定法2020

    • Author(s)
      加藤 聡馬・畑中 孝斗・冨田 睦雄・長谷川 勝・道木 慎二・加藤 真二
    • Organizer
      令和2年電気学会全国大会講演論文集, No.5-095, pp.156-157, (2020.03.11), (発表場所:東京電機大学 東京千住キャンパス)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 高周波電流重畳システムを用いた極低速域におけるSynRMの位置センサレス制御2019

    • Author(s)
      畑中 孝斗・加藤 聡馬・伊藤 亮人・冨田 睦雄・長谷川 勝・道木 慎二・加藤 真二
    • Organizer
      2019年電気学会産業応用部門大会講演論文集[III], No.3-18, pp.III-207-III-210, (2019.08.21), (発表場所:長崎大学 文教キャンパス)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] MTPA制御が容易な磁束モデルに基づく同一次元オブザーバを用いたIPMSMの位置センサレス制御2019

    • Author(s)
      加藤 聡馬・畑中 孝斗・伊藤 亮人・冨田 睦雄・松本 純・長谷川 勝・道木 慎二・加藤 真二
    • Organizer
      2019年電気学会産業応用部門大会講演論文集[III], No.3-62 pp.III-369-III-372, (2019.08.22), (発表場所:長崎大学 文教キャンパス)
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  • [Presentation] 渦電流を用いたSPMSMの位置推定2019

    • Author(s)
      伊藤 亮人・加藤 聡馬・畑中 孝斗・冨田 睦雄・長谷川 勝・道木 慎二・加藤 真二
    • Organizer
      2019年電気学会産業応用部門大会講演論文集[III], No.3-74 pp.III-421-III-424, (2019.08.22), (発表場所:長崎大学 文教キャンパス)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 高周波電流重畳システムを用いた極低速時におけるSynRMの位置センサレス制御2019

    • Author(s)
      畑中 孝斗・加藤 聡馬・冨田 睦雄・長谷川 勝・道木 慎二・加藤 真二
    • Organizer
      令和元年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会講演論文集, No.H1-6 (企画セッション「東海地区のモータドライブ技術I」), (2019.09.09), (発表場所:大同大学)
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  • [Presentation] 渦電流を用いたSPMSMの回転子位置推定2019

    • Author(s)
      伊藤 亮人・加藤 聡馬・畑中 孝斗・冨田 睦雄・長谷川 勝・道木 慎二・加藤 真二
    • Organizer
      令和元年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会講演論文集, No.H1-7 (企画セッション「東海地区のモータドライブ技術I」), (2019.09.09), (発表場所:大同大学)
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  • [Presentation] MTPA制御が容易な磁束モデルを持つ同一次元オブザーバを用いたIPMSMの位置センサレス制御2019

    • Author(s)
      加藤 聡馬・畑中 孝斗・冨田 睦雄・松本 純・長谷川 勝・道木 慎二・加藤 真二
    • Organizer
      令和元年度 電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会講演論文集, No.H2-2 (企画セッション「東海地区のモータドライブ技術II」), (2019.09.09), (発表場所:大同大学)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Pole Assignment of Full-Order Flux Observer to Realize Both MTPA Control and Position Sensorless Control of IPMSM (DOI: 10.1109/IFEEC47410.2019.9014918)【査読有り】2019

    • Author(s)
      Soma Kato, Takato Hatanaka, Mutuwo Tomita, Atsushi Matsumoto, Masaru Hasegawa and Shinji Doki
    • Organizer
      Proceedings of the 4th IEEE International Future Energy Electronics Conference (IEEE IFEEC 2019, Singapore), pp.515-520, (2019.11.26), (at Parkroyal on Beach Road, Singapore)
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Position Sensorless Control of Synchronous Reluctance Motors at Low-Speeds, (DOI: 10.1109/IFEEC47410.2019.9014679)【査読有り】2019

    • Author(s)
      Takato Hatanaka, Soma Kato, Mutuwo Tomita, Masaru Hasegawa, Shinji Doki and Shinji Kato
    • Organizer
      Proceedings of the 4th IEEE International Future Energy Electronics Conference (IEEE IFEEC 2019, Singapore), pp.521-526, (2019.11.26), (at Parkroyal on Beach Road, Singapore)
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] IPMSMの位置センサレス制御のための拡張誘起電圧に基づく同一次元オブザーバの極配置2018

    • Author(s)
      馬渕俊弥・冨田 睦雄・長谷川 勝・道木 慎二・加藤 真二
    • Organizer
      平成30年電気学会産業応用部門大会講演論文集[III], No.3-49, pp.III-281-III-284, (2018.08.30), (発表場所:横浜国立大学)
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Robust Position Sensorless Control against Inductance Variations of Synchronous Reluctance Motors in Low-Speed Region Using High-frequency Current Control (DOI: 10.1109/ICELMACH.2018.8507089)【査読有り】2018

    • Author(s)
      Takato Hatanaka, Toshiya Mabuchi, Mutuwo Tomita, Masaru Hasegawa, Shinji Doki, and Shinji Kato
    • Organizer
      Proceedings of the 2018 XIII International Conference on Electrical Machines (ICEM2018-Alexandroupoli), pp.1677-1683, (2018.09.04), (at Ramada Plaza Thraki - Alexandroupoli, Greece)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigating Pole Assignment of Full-Order Observer Based on Extended Electromotive Force for Position Sensorless Control of IPMSMs (DOI: 10.1109/ICELMACH.2018.8506894)【査読有り】2018

    • Author(s)
      Toshiya Mabuchi, Takato Hatanaka, Mutuwo Tomita, Masaru Hasegawa, Shinji Doki, and Shinji Kato
    • Organizer
      Proceedings of the 2018 XIII International Conference on Electrical Machines (ICEM-2018-Alexandroupoli), pp.1579-1585, (2018.09.06), (at Ramada Plaza Thraki - Alexandroupoli, Greece)
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 国立岐阜工業高等専門学校(岐阜高専) 電気情報工学科教授 冨田睦雄(とみたむつを)の研究業績

    • URL

      http://www.mutuwo-tomita-lab.com/home/gyoseki

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  • [Remarks] researchmap.V2 (冨田睦雄)

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      https://researchmap.jp/mutuwo_tomita

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  • [Remarks] 国立岐阜工業高等専門学校(岐阜高専) 電気情報工学科教授 冨田睦雄博士の研究室のホームページ

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  • [Remarks] 国立岐阜工業高等専門学校(岐阜高専) 電気情報工学科教授 冨田睦雄(とみたむつを)博士の研究シーズ集

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      http://www.mutuwo-tomita-lab.com/home/seeds-japanese

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      http://www.mutuwo-tomita-lab.com/

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  • [Remarks] 冨田睦雄 - 研究者 - researchmap

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      http://researchmap.jp/read0056415

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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