2016 Fiscal Year Research-status Report
応力テンソルにより磁気特性の劣化を考慮した誘導機の損失解析
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16K06230
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
村松 和弘 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30263627)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高 炎輝 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40586286)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁界解析 / 構造解析 / 応力 / 鉄損 / 誘導機 / 磁気特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，応力による磁気特性の劣化を,磁界エネルギーと応力テンソルを考慮した弾性エネルギーの和を磁束密度で微分することにより表現する．また，スロット高調波などによる鉄芯中の複雑なマイナーヒステリシス磁気特性を考慮するため，ヒステリシスのモデリング手法が必要となる．そのため，今年度は，磁界エネルギーに基づくヒステリシスのモデリング方法として，自由エネルギーを用いたモデリング手法を開発し，マイナーヒステリシス磁気特性の実測値の再現精度を検討した．しかしながら，本モデリング手法で実測のマイナーループを再現するためには，パラメータを調整する必要があり，磁界エネルギーを用いるモデルとして採用することは困難であることがわかった．
また，本研究課題である鉄損解析の高度化のため，鉄芯の積層構造を考慮した誘導機の鉄損解析について検討した．積層鉄芯の鋼板間の層間ギャップの磁気抵抗により，磁束が鉄芯表面に偏り，これにより鉄損が増加することを明らかにした．さらに，鉄芯角部に切り欠きを設けて磁束の表面への集中を緩和する改良モデルも提案したが，鉄損解析で得られた鉄損低減効果は小さかった．
さらに，電磁応力と磁歪応力を算出するための磁界・構造併用解析法の妥当性も検討した．可飽和リアクトルの磁歪応力と電磁応力の両方を考慮した磁界・構造併用解析で得られた鉄芯表面の変位分布と実測された騒音分布を比較し，傾向が一致することを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題では，磁界エネルギーと応力テンソルを考慮した弾性エネルギーの和を磁束密度で微分することにより，応力による磁気特性の劣化を表現するモデリング手法が必要となる．また，鉄損を精度良く計算するためには，スロット高調波などによって生じる複雑なマイナーヒステリシス磁気特性を考慮する必要があるため，ヒステリシスのモデリング手法も開発する必要がある．
上記目的のため，平成28年度は，磁界エネルギーを考慮したヒステリシス磁気特性のモデリング手法として，自由エネルギーを用いたヒステリシスのモデリング手法を開発した．当初，本モデリング手法に弾性エネルギーを付加する予定であったが，開発した自由エネルギーを用いたモデリング手法を用いてマイナーヒステリシス磁気特性の実測値を再現しようとしたところ，パラメータ調整が必要で純粋な磁界のエネルギーモデルとして用いることが困難であることが判明し，現在，磁界エネルギーを用いる別のヒステリシスのモデリング手法を調査中である．従って，当初の磁界と弾性エネルギーを考慮した磁気特性のモデリング手法が開発できていない．
一方，本研究課題で必要な誘導機の鉄損解析の高度化及び応力を求める磁界・構造併用解析の実験的検証は順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は，応力による磁気特性の劣化を考慮できるヒステリシスのモデリング手法を確立するため，自由エネルギーを用いるモデリング手法以外の方法を調査し，磁界エネルギーと弾性エネルギーの両方が考慮できるヒステリシスのモデリング手法を確立する．そして，平成28年度に高度化，検証した誘導機の鉄損解析法と磁界・構造併用解析法に実装する．
平成30年度は，最終年度となるため，平成29年度に開発した応力テンソルを考慮した鉄損解析法を用いて誘導機の解析を行い，鉄損低減法を明らかにし，当初の目標を達成する．
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| Causes of Carryover |
当初，応力を考慮した磁気特性のモデリング手法を開発終了後，膨大な計算時間を要する誘導機の鉄損解析に適用するため，専用の数値解析用計算機を購入する予定であったが，現在，モデリング手法の開発中であり，平成28年度は専用の数値解析用計算機が必要なかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度，応力を考慮した磁気特性のモデリング手法を開発終了後，膨大な計算時間を要する誘導機の鉄損解析に適用するための専用の数値解析用計算機を購入するために使用する．
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Research Products
(4 results)
