2013 Fiscal Year Research-status Report
小容量の直流電源を用いた大容量回転機の新特性算定試験法
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25420278
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター) |
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Principal Investigator |
荒 隆裕 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, その他部局等, 教授 (40648896)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 修 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, その他部局等, 准教授 (00648925)
田中 晃 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, その他部局等, 准教授 (30648952)
平原 英明 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, その他部局等, 助教 (50649209)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電気機器 |
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| Research Abstract |
本研究では、運転特性評価のための回転試験の実施が困難となる回転機（特に大型の回転機）に対して供試機を実際に回転させることなく、直流電源を用いた簡単な静止試験にみよって運転特性を精度よく算出できる等価試験法の開発を目的としている。本年度は、静止試験の簡便化を図るために、半導体スイッチを含む中間回路を排除して直流試験を精度よく実施する方法を検討した。
中間回路を排除した時に理想的ではない波形の電圧（チャタリングを含んでいたり、立ち上がりや立下りが理想的に急峻でない矩形波電圧）がモータ巻線端子に印加された場合でも、理論上計算誤差が生じない周波数特性算定式を導出した。具体的には、既に提案している３通りの電圧印加法（直流減衰法、ステップ応答法、パルス応答法）の全てに対して共通に適用でき、中間回路排除時において理論上の精度劣化が起こらない周波数特性算定式を明らかにした。本方法の妥当性は、主として、5.5kWのかご形誘導電動機に対する提案法の実施例に基づいて明らかにした。
上述した成果によって、直流試験の工場現場への導入が格段に行いやすくなった。すなわち、半導体スイッチを含む中間回路を排除できたことによって、カスタムな電子制御回路部分を排除でき、一般的な機器設備（直流電源、サーキットブレーカ、シャント抵抗器、ディジタルオシロスコープ）のみによって直流試験を実施できるようになったほか、試験回路を簡略化しても特性算定精度が劣化しないことを学術的観点から明らかにできたため、試験現場の技術者に受け入れやすい試験法に発展させることができた。
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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
当初の計画以上の成果として、以下のものを得ることができたと考えている。（１）電圧印加の際の「トリガポイントに依存しない周波数特性算定式を導出する」という新たな発想を導入するこできた。これによって、中間回路を排除する際の技術的ハードルを克服するとともに、上述した３通りの電圧印加法に対して共通の周波数特性特性算定式を明らかにできた。（２）上述した成果は、大型機のみならず、その他の小型機（永久磁石同期電動機、シンクロナスリラクタンスモータ）に対しても適用可能であり、計測したモータパラメータを利用した新たなモータ制御法の検討に寄与した。（３）これまで直流試験の適用法が明らかでなかった供試機（大型同期発電機の多くを占める「ブラシレス励磁方式の同期発電機」やリニアモータなどの「非対称な磁気回路を有する電動機」）に対する直流試験法の適用法を示し、実機試験の結果に基づいてその妥当性を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通り、直流試験がカバーできなかった回転機（塊状磁極同期機、全閉スロット回転子を有するかご形誘導機）に対して、直流試験の適用を可能にする手法を明らかにすることが、今後必要である。塊状磁極同期機は、高速回転に耐えることがえきる火力発電用の同期発電機として多用されている。しかし、回転子回路が非線形性を有するため、直流試験の適用が理論上妥当であるかを明らかにすることは、提案法が大型機の特性算定試験法として大きな優位性を持つことからも重要であると考えている。全閉スロット回転子を有するかご形誘導機に対しては、回転子漏れリアクタンスの非線形性のために、現状の直流試験の実施法では精度よく周波数特性を求められないことが分かっている。全閉スロットそのものは、大型機で採用されることは少ないが、製造上のメリットから小型～中型機にかけて多用されている技術である。よって、これらの供試機に対して直流試験法を適用できる手法が確立すれば、製造現場における等価試験法としてより有用な試験法になるものと考えている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
物品費に関して、当初計画では、有限要素解析ツールを購入予定であった。しかし、これについては別途の学内全体の予算で継続使用が可能となったため、ツール本体ではなく、高速に解析を行うためのパソコンの購入費に充てることとした。この際、高速演算処理が可能なスペックのパソコンが年度末までに製造・納品が間に合わなかったため、次年度使用額が生じた。
前年度、購入計画を立てながらも年度内の納品が間に合わなかった「高速演算処理が可能なスペックのパソコン」の購入を行う予定である。
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