2012 Fiscal Year Annual Research Report
省エネモータ開発のためのインバータ駆動時の実状態考慮磁界解析と実証実験
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21246046
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
高橋 則雄 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (40108121)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤津 観 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (90361740)
後藤 雄治 大分大学, 工学部, 准教授 (00373184)
笹山 瑛由 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (60636249)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 電気機器 / モータ / インバータ / 圧縮応力 / 有限要素法 / リラクタンスネットワーク法 / 磁気特性 / 鉄損 |
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| Research Abstract |
(1)鋳鉄材の応力下磁気特性の評価と圧縮応力測定用小型電磁気センサの検討
ダクタイル鋳鉄(FCD450)などをモータのロータ部におけるヨーク材に使用する事を仮定し、圧縮応力下における電磁気特性の測定を実施した。その結果、磁気特性では圧縮応力が0～150MPaでは透磁率が約65%低下することを確認した。また導電率に関しては、圧縮応力に関係なく7.59×10^6S/m一定である事が分かった。また小型電磁気センサと測定対象物である鋳鉄材との距離(リフトオフ)の影響を受けずに、非接触で鋳鉄材表層の圧縮応力を測定できる小型電磁気センサの開発に成功した。
(2)リラクタンスネットワーク法を用いた静磁界非線形解析法の開発と高度化
無方向性珪素鋼板や一般鋼材(SS400材)の初期磁化曲線を考慮したリラクタンスネットワーク法による静磁界非線形解析法の開発を行い、有限要素法の静磁界非線形解析との解析比較を行った。その結果、両者は最大で2%誤差以内で解析できた。さらに計算速度は、リラクタンスネットワーク法は有限要素法より約45%向上する結果が得られた。
(3)磁気ひずみとモータ特性の関係の検討
応力下の単板試料の面内方向、積層鋼板の面内方向及び厚さ方向の磁歪の測定を行った。その結果、積層試料の磁歪は単板に比べ増加し、積層鋼板の厚さ方向の磁歪は圧縮力により負の方向へ増加するという結果が得られた。
(4)新しい最適化手法を用いたモータ
有限要素法の磁界解析において、進化戦略のほか粒子群最適化手法が磁気回路の最適化に有用であることを示したほか、電磁力と製作コストの重みを選択できるような手法を考案した。
(5)実機のモータ鉄損並びにモータ制御法の検討
ブラシレスACモータとブラシレスDCモータのそれぞれにおいて、PWM制御ならびに120度通電制御を行い、それぞれ鉄損を削減できるようなモータ設計を明らかにした。また駆動条件によっては現在の高性能制御方式である正弦波PWM制御よりも120度通電方式の方が鉄損も少なくかつインバータ損失も少ないため高効率であることを示した。
さらにPWM制御時の騒音、振動についても電磁界解析結果を用いて解析し、実機にてその現象を確認、振動を低減できる電流制御方式を提案し実機実験にて確認した。
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