マルチスケール・マルチフィジクスモデル縮約による高精度モータシミュレーターの開発
Project/Area Number |
20K04443
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
松尾 哲司 京都大学, 工学研究科, 教授 (20238976)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅原 賢悟 近畿大学, 理工学部, 准教授 (50718963)
高橋 康人 同志社大学, 理工学部, 教授 (90434290)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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Keywords | 電気機器工学 / シミュレーション工学 / モデル縮約 / モータ解析 |
Outline of Research at the Start |
モータ電磁界解析は大規模な連立方程式に帰着するため,広範囲な運転条件に対して動作特性を算出することは計算コスト的に困難である。近年,電磁界を表現する大規模システムを精度を損なわずに小規模な電気回路に置き換えるモデル縮約手法の研究が進んでいるが,モータ解析への応用は遅れている。本研究では,運動誘導起電力の記述法を開発するとともに,鉄芯材料の効率的な取り扱いが可能なマルチスケールモデル縮約手法を開発する。さらに,力学系との連成解析が可能なマルチフィジクス手法を開発し,これらを組み合わることにより,モータの高精度シミュレータを実現する。
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Outline of Annual Research Achievements |
(1) 空隙部高調波成分の数を削減した縮約モデルを開発した。ブロックアーノルディ法を用いて,基底ベクトルを生成し,空間高調波数の次元を縮約することにより,より効率的なモデル縮約法を実現した。固定子領域と回転子領域における基底ベクトルを交換することにより,縮約表現の精度を改善した。 (2) スキューを考慮した誘導モータのモデル縮約手法を開発した。軸方向に複数ブロックに分割し,軸方向位置における空間高調波の差異を考慮し,さらに,ブロック間の電流連続条件を課すことにより,正確なモデル縮約を実現した。また,巻線短絡を有する誘導モータのモデル縮約手法を開発した。これらの中で,空隙部高調波成分の数を削減しながら計算精度を確保する手法を開発した。 (3) CLN法を誘導加熱問題に拡張した。CLNを等価変換することにより,ネットワーク素子の物理的な意味が明確な形でCLNを構成した。 (4) ヒステリシスを考慮したモデル縮約法を開発した。ヒステリシス特性をベクトルプレイモデルで表現することによりヒステリシス有限要素磁界解析を実現した。その手法をCLNの構成に用い,CLN中のインダクタにヒステリシス特性を持たせることにより,ヒステリシス特性を考慮したCLNを構成した。 (5) CLN法の誤差解析/精度評価の手法を開発し,梯子型回路の段数と精度の関係を導いた。 (6) 周波数領域におけるモデル縮約法を開発した。空間高調波間の相互作用を省略することにより,平均トルクなどのモータ特性を効率的に精度よくモデル化することに成功した。
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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
空隙部高調波成分の数を削減した縮約モデルの開発,スキューや巻線短絡を有する誘導モータのモデル縮約手法の実現,誘導加熱問題への拡張,ヒステリシスを考慮したモデル縮約法の開発,CLN法の誤差解析/精度評価手法の開発に成功するなど,数多くの成果を挙げている。学会での発表も多数行っている。
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Strategy for Future Research Activity |
今年度までの成果の拡張を下記のように行う。(1)誘導モータ回転子の非線形化を行う。(2)空隙部空間高調波のより高精度・効率的な縮約表現を開発する。(3)並進運動をする導体を含むモデル縮約手法を開発する。
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Report
(3 results)
Research Products
(43 results)