2019 Fiscal Year Annual Research 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 / 極数変換 / 複数インバータ / 複数3相巻線 / 可変磁力 / 共振 |
Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究によって、複数の3相インバータと複数の3相巻線グループが電気的に一体化してグループごとに個別に制御できるマルチインバータ個別制駆動モータシステムを考案してその基本構成を構築し、パワーエレクトロニクス回路シミュレーションを用いて等価回路上で極数変換が可能であることを明らかにした。令和元年度では物理的に極数変換を実証するために磁界解析を駆使して極数変換時の磁気的な挙動と過渡的な特性変化を検討した。また、モータの極数変換による駆動特性の向上を検証した。3つのインバータと3つの3相巻線グループのモータシステム構成において、8極モードは4極モードの1.7倍の高トルクを発生し、4極モードは8極モードよりも高効率の96%で駆動できた。これらの極数変換による可変速特性は、高トルクが要求される低速時には8極モードで高トルク、低トルクで高効率が要求される中・高速時には4極モードで高効率の可変速運転を可能にし、可変速システムの高出力と高効率を両立できた。さらに3相と9相の相数変換も可能であることも確認された。3相巻線においては、集中巻のみでなく、分布巻のモータも検討し、出力は集中巻よりも向上することが確認された。可変速運転における省エネルギー化のもう一つの有力方法の可変磁力についても検討した。可変磁力の新技術は高出力で高効率のレアアース磁石モータの可変速運転時における省エネルギー化が期待できる。検討の可変磁力モータは固定磁力の永久磁石と可変磁力の磁石を組合せた配置によって減磁と増磁は定格電流の1.5、2.5倍まで抑えた電流で駆動中に磁力を可変できた。さらに磁界共振結合の原理を用いてモータのインピーダンスを大きく可変することで、無鉄心でも出力が得られるモータも検討した。このモータの等価回路と特性式を提案し、解析により妥当性が検証された。さらにこの等価回路を用いて可変速特性が得られた。
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Research Products
(5 results)