2017 Fiscal Year Research-status Report
Power Electronics Motor Capable of Significant Energy Saving with Universal Control and Fail Safe
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17K06313
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Research Institution | Toyo University |
Principal Investigator |
堺 和人 東洋大学, 理工学部, 教授 (40377099)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | 省エネルギー / 高効率 / 可変速 / 電気機器 / パワーエレクトロニクス / 極数変換 / 電気自動車 / 風力発電 |
Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度に考案したマルチインバータモータは、2グループの3相巻線を持つモータと、2つの3相インバータ回路が前記の2グループ巻線と直接接続されて一体の構成とした。(1)まず、可変速運転に対する省エネに関しては、速度に応じてモータの極数を変換することで高効率化を実現する。マルチインバータモータは2グループ間で電流位相を変化させることで8極と4極に極数変換を行う。パワーエレクトロニクス回路と制御シミュレーション上で2インバータと2グループ巻線のモータを等価的に構成して、シミュレーションを行い、極数変換が可能であることが確認され、極数変換時のモータ駆動動作を把握することができた。(2)つぎに出力変化に対する省エネに関しては、負荷量に応じて1台のモータでモータ動作と発電動作を同時に行うマルチインバータモータシステムを検討した。このシステムは効率が低下する軽負荷時に2グループの巻線を利用してモータ動作と発電動作も同時に行うことによって高効率で動作でき、発電エネルギーは回生して再利用できる。これによってモータシステムは軽負荷から高負荷まで高効率で運転できる。(3)さらにモータ重量がエネルギー消費に大きく影響する自動車、鉄道、ロボット等の移動体用モータの省エネ化に関しては、電磁界共振結合の原理を用いて磁気回路の鉄心が不要となるモータを検討した。固定子の回転磁界と回転子の回転磁界が結合し、駆動時に1次側と2次側が同時に共振することでコイルのみで固定子と回転子間でエネルギーを伝送して電気エネルギーを機械エネルギーに変換できる。電磁界解析によってこのモータは共振状態では鉄心無しで出力を発生できることが確認され、また、周波数によって出力が大きく変化する等の知見も得られた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
飛躍的な省エネルギーが最終目標であり、省エネルギーの方策として計画していたマルチインバータモータシステムによる極数変換のモデル作成と駆動シミュレーション検討は達成した。さらに、省エネルギーの方法として、マルチインバータモータシステムを応用してモータ動作と発電動作を同時に行う方法も検討し、シミュレーションを行って動作を確認した。また、移動体のモータの軽量化による省エネルギーとして電磁界共振結合の原理を用いて磁気回路である重い鉄心が無くても出力を発生できるモータを検討し、電磁界解析によって出力が確認された。これらより現状では、計画以上の成果が得られている。
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Strategy for Future Research Activity |
マルチインバータモータシステムの特性検討において、電磁界解析とパワーエレクトロニクスの回路と制御のシミュレーションを組合せることで、駆動制御時の特性を把握する。また、電磁界解析、回路、制御を連成した解析・シミュレーション手法も取り組む。実験装置を作成して実験モデルによる極数変換等の動作実験を行い、特性を検討する。さらには電磁界共振結合のモータ検討では、磁界解析と回路シミュレーションにより駆動方法も考慮して検討を進め、マルチインバータ化の構想も検討する。
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Causes of Carryover |
当初計画どおり執行したが、消耗品を次年度購入することとしたため若干の残額が生じた。 次年度使用額は、次年度予算と合わせて、研究に必要な消耗品の購入等に充てる予定である
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Research Products
(3 results)