2023 Fiscal Year Annual Research Report
Research on Electromagnetic Field Analysis Technique considering Permeability Tensor of Core Material for Electric Machinery
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21K04026
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
甲斐 祐一郎 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (50595436)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 電気機器 / 磁気特性 / 鉄心材料 / 透磁率テンソル / 電磁界解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気機器用鉄心材料は，交番及び回転磁束下で磁化されるとともに，励磁方向で磁化のしやすさが異なる磁気異方性を有しており，これらの磁気現象を考慮した電気機器設計を行う必要がある。一般に，透磁率テンソルは磁束密度ベクトルと磁界強度ベクトルを関係づける物理量であり，磁気異方性を表すことができる。従来の電磁界解析手法では，透磁率テンソルの非対角項をゼロとしており，鉄心材料の磁気異方性を正確に考慮した電磁界解析を行うためには，すべての透磁率テンソルの値を測定し，その挙動を明らかにすることが重要と考えられる。本研究課題では，鉄心材料の透磁率テンソルの解明及びそのモデル化を行い，さらに透磁率テンソルを考慮した電気機器の電磁界解析技術の開発に取り組んだ。
最終年度は，開発した装置によって得られた磁気特性のデータベース及びモデルを用いて，透磁率テンソルを考慮した電気機器の解析を行い，その適応範囲と問題点を明らかにした。まず，透磁率テンソルのモデル式を電磁界解析の基礎方程式に組み込み，定式化及び離散化を行い，電磁界解析プログラムを作成した。さらに，簡易的なモデルの電磁界解析及び測定を行い，これらを比較することによって，本手法の適用範囲及び問題点を明らかにした。本研究課題を通して，磁気特性測定においては，磁気センサの構造が複雑となり測定精度に問題があることが明らかとなった。さらに，現状の透磁率テンソルを考慮した磁界解析において，ヒステリシスループの考慮までには至っていない。今後は，4方向の磁気特性を測定するための磁気センサの高精度化及びヒステリシスループを考慮した磁気特性解析手法の開発が必要と考えられる。
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