2014 Fiscal Year Research-status Report
広い可変速・高効率領域を持つクローポール型半波整流可変界磁モータの開発
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25420262
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
阿部 貴志 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (30222649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樋口 剛 長崎大学, 工学研究科, 教授 (50156577)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 同期電動機 / 可変界磁法 / ダイオード整流方式 / クローポール型回転子 / 半波整流ブラシなし同期電動機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)専用ドライバシステムの改良と1次試作機の実験検証：研究室所有の三角波比較型PWMインバータに対して，半波整流可変界磁方式の制御手法を実現する電流追従ヒステリシスPWM方式に改良し，研究室所有の安川電機製のインバータ駆動サーボモータを負荷装置として適用し，1次試作機の電動機パラメータを実測した。その結果，初年度のシミュレーションによる設計パラメータとの間に相違があり，この原因を追究した。さらに，半波整流可変界磁の動作確認を実施し，クローポール回転子巻線に流れる，原理どおりの励磁電流を確認した。これにより，本提案の正当性が確認され，本電動機の可変界磁励磁が証明された。
(2)広範囲高効率制御の確立：本電動機の高効率制御には，電動機パラメータを利用した電圧方程式を利用する。この制御法の確立の前に，上記(1)でのパラメータ誤差の追求を実施した。クローポール形状回転子鉄心の磁束経路を有限要素法で明確化することで，1次試作の組み立て段階におけるシャフトとの結合，すべり防止のキーの影響で，磁束飽和が生じやすい構造であることが判明した。これにより，dq軸インダクタンスが小さくなり，さらにd軸に比べq軸インダクタンスが大きくなり，高トルク制御へ悪影響を及ぼす結果となった。しかしながら，有限要素法での検討が可能となり，作成業者との打合せにより解決策を検討した。
(3)回転子の再設計：1次試作機の特性結果，さらに上記磁気飽和問題，平均トルクの向上，トルク脈動の低減を目的とした，回転子構造の再設計を実施した。この結果，1次試作機に比べ，より高い平均トルクを持つ回転子構造を設計し，2015年3月9日に2次試作機として納入した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高い達成度：
(1)改良した駆動システムを利用して，初年度に試作した本提案モータの電動機パラメータを測定し，さらに，半波整流可変界磁法の実証試験が終了した。これにより本手法の有用性を確認し，2年目の2次試作，3年目の制御方確立に繋がる結果を得た。
(2)1次試作機よりも高い平均トルクを持つ回転子形状を再設計し，試作機の作成を実施した。これにより，本提案の更なる実験検証が可能となった。
低い達成度：
高範囲高効率制御法に関して，検討，確立を目指していたが，1次試作機において，磁気飽和による影響が顕著となり，高効率，高トルクを実現する電動機パラメータに対して，再検討が必要となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
高効率制御法の確立に遅れはあるが，当初計画に影響は無い。現在，2次試作機の電動機パラメータ測定を実施しており，1次試作機で問題となった磁気飽和への対応結果に対して確認を実施する。その後，従来の予定通り，広い範囲での高効率制御法の確立，さらに回転子位置・速度センサレス制御への検討を開始する。また，車両搭載を模擬した特性評価システムシミュレーションを構築し，2次試作機での基礎特性結果を利用して，特性評価を実施する。
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| Causes of Carryover |
駆動システムの構築に関して，研究室のPWMインバータを流用する計画であったが，購入が必要となり，人件費を削ることで予算を確保したため，少額の残金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
駆動用実験システムの改良費，実験時の消耗品に当てる。
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