2016 Fiscal Year Annual Research Report
Systematization of design method and construction of design support system for the energy saving and highly efficient permanent magnet synchronous motors
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26420243
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
森本 茂雄 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00210188)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 征則 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50580148)
真田 雅之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90264803)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 永久磁石同期電動機 / 高効率モータ / 自動設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
永久磁石同期電動機（PMSM）の特性はモータ構造およびそれによって決まるモータパラメータだけでなく，制御法によっても大きく影響を受ける。そこで，モータに供給できる電圧や電流などの制約条件を考慮して、モータ電流の振幅と位相を最適に制御することで得られる速度－トルク特性とモータパラメータ（永久磁石による電機子鎖交磁束およびｄ，ｑ軸インダクタンス）の関係を明らかにした。この関係をもとに要求される速度－トルク特性からそれを満たす各種モータパラメータの範囲を導出した。また，この関係を各種容量のPMSMに適用できるように一般化するために単位法による表現も導出した。
表面磁石同期電動機（SPMSM）において，設計パラメータ（寸法、形状）とモータパラメータの関係をパーミアンスモデルをもとにして導出した。前記のとおり導出した速度－トルク特性から得られるモータパラメータの範囲とステータ外径およびエアギャップ長を与えることで、モータの積厚、ロータ外径、ヨーク幅、ティース幅および磁石寸法を決定するアルゴリズムを完成させた。具体的な設計事例として、2つの要求出力点を設定してSPMSMを設計し、得られた構造寸法を有するモータの特性を有限要素法による磁界解析で評価して要求仕様を満足していることを確認した。
埋込磁石同期電動機（IPMSM）について、設計パラメータとモータパラメータの関係をパーミアンスモデルをもとにして導出した。また、モータパラメータから各種構造パラメータを決定するアルゴリズムを構築した。具体的な設計事例として、2つの要求出力点を設定してIPMSMを設計し、得られた構造寸法を有するモータの特性を有限要素法による磁界解析で評価して要求仕様を満足していることを確認した。
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