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弱い風から発電可能な電機子鎖交磁束可変型埋め込み磁石同期発電機の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14350150
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電気機器工学
研究機関大阪府立大学

研究代表者

武田 洋次  大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (10081275)

研究分担者 森本 茂雄  大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (00210188)
真田 雅之  大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (90264803)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
2004年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2003年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2002年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード風力発電機 / 埋込磁石同期発電機 / コギングトルク / トルクリプル / フラックスバリア / 非対称設計 / トリクルプル / 有限要素法
研究概要

本研究では、中小規模の風力発電を対象として、微風から強風まで広範囲な風速で高効率な発電が可能な埋め込み磁石同期発電機の研究開発を目的としている。
一般に風車の回転数は低いため、発電機の効率を上げるため増速ギアが用いられるが、騒音や重量の点で問題がある。これに対し、多極の永久磁石同期発電機は広範囲な風速域にわたって高効率な発電が可能である。しかし、強力な永久磁石を使うためコギングトルクが増加し、弱い風では風車が回転できず発電可能な最低風速は高くなり、風力の利用効率が低下し、稼働率が低下する。
本研究では、多極に適した集中巻スポークタイプの埋め込み磁石同期発電機を提案し、その欠点であるコギングトルクを低減するための新しい構造を提案し、この構造が出力電圧の高調波の低減にも効果のあることを明らかにしている。
まず、コギングトルクを低減する方法として、従来のフラックスバリア対称構造に代え、フラックスバリア先端とステータティースとの相対関係をすべてずらしたフラックスバリア構造の鋼板を1枚ずつ回転方向にずらして回し積みする新しい構造を考案した。その結果、従来構造に比べ、コギングトルクは約1/10と飛躍的に減少することを明らかにした。また、誘起電圧の高調波成分も大幅に低減することを示した。さらに、モータとして利用した場合、トルクリプルは、約1/20に低減できること構造であることも分かった。
この結果、本研究で提案検討した多極のスポークタイプの埋め込み磁石発電機は、弱い風でもスムーズに回転し、発電電力は小さいものの、未利用であった風力エネルギーを有効に活用することができ、風力発電の設置場所の拡大にも有用であることが明らかになった。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (16件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] Torque Performance and Permanent Magnet Arrangement for Interior Permanent Magnet Synchronous Motor2005

    • 著者名/発表者名
      N.Matsumoto, M.Sanada, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      Proc.of IPEC-Niigata2005 (CD-ROM)

      ページ: 1250-1255

    • NAID

      10018146823

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] フラックスバリアの非対称化によるリラクタンストルク応用電動機のトルクリプル低減法2004

    • 著者名/発表者名
      平本健二, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D 124

      ページ: 208-214

    • NAID

      10011966076

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Torque Ripple Reduction of Reluctance Torque Assisted Motors Using Asymmetric Flux Barriers2004

    • 著者名/発表者名
      K.Hiramoto, M.Sanada, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      IEEJ Trans.IA 124

      ページ: 208-214

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Torque Ripple Improvement for Synchronous Reluctance Motor using an Asymmetric Flux Barrier Arrangement2004

    • 著者名/発表者名
      M.Sanada, K.Hiramoto, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industry Applications 40・4

      ページ: 1076-1082

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 集中巻埋込磁石同期モータのフラックスバリア非対称化によるトルク特性の改善2004

    • 著者名/発表者名
      貴志武輝, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次
    • 雑誌名

      平成16年電気関係学会関西支部連合大会講演論文集 3

      ページ: 177-180

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 分布巻IPMSMのフラックスバリアとトルク特性2004

    • 著者名/発表者名
      松本直久, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次
    • 雑誌名

      平成16年電気関係学会関西支部連合大会講演論文集

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 多極集中巻埋込磁石同期モータのトルクリプル低減法2004

    • 著者名/発表者名
      貴志武輝, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次
    • 雑誌名

      平成16年電気関係学会関西支部連合大会講演論文集

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 集中巻IPMSMの磁石位置とフラックスバリア形状によるトルク特性への影響2004

    • 著者名/発表者名
      広田慈宏, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次
    • 雑誌名

      平成16年電気学会産業応用部門大会講演論文集

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Torque Ripple Improvement for Synchronous Reluctance Motor using an Asymmetric Flux Barrier Arrangement2003

    • 著者名/発表者名
      M.Sanada, K.Hiramoto, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      Conference Record of IEEE-IAS 2003 (CD-ROM)

      ページ: 1-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] フラックスバリアの非対称性を利用したIPMSMのトルクリプル低減法2003

    • 著者名/発表者名
      平本健二, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次
    • 雑誌名

      電気学会半導体電力変換研究会資料 SPC-03-02

      ページ: 7-12

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] リラクタンストルク応用電動機のフラックスバリアの非対称化とトルクリプル低減効果2003

    • 著者名/発表者名
      平本健二, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次
    • 雑誌名

      電気学会回転機研究会資料 RM-03-37

      ページ: 19-24

    • NAID

      10018982187

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Torque Ripple Improvement for Synchronous Reluctance Motor using an Asymmetric Flux Barrier Arrangement2003

    • 著者名/発表者名
      M.Sanada, K.Hiramoto, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      Conference Record of IEEE-IAS2003 (CD-ROM)

      ページ: 1-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Torque Ripple Reduction of IPMSM using Asymmetric Flux Barriers2003

    • 著者名/発表者名
      K.Hiramoto, M.Sanada, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      Papers of Tech.Meeting on Semiconductor Power Converter (IEE Japan) SPC-03-02

      ページ: 7-12

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Asymmetric Flux-Barrier Design and Torque-Ripple Reduction for Reluctance Torque Assisted Motors2003

    • 著者名/発表者名
      K.Hiramoto, M.Sanada, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      Papers of Tech.Meeting on Rotating Machinery (IEE Japan) RM-03-37

      ページ: 19-24

    • NAID

      10018982187

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Advantages of IPMSM with Adjustable PM Armature Flux Linkage in Efficiency Improvement and Operating Range Extension2002

    • 著者名/発表者名
      L.Ma, M.Sanada, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      Proc.of the PCC-Osaka2002 1

      ページ: 136-141

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Torque Improvement for Interior Permanent Magnet Synchronous Motor with Concentrated Winding using Asymmetric Flux Barriers

    • 著者名/発表者名
      M.Sanada, K.Hiramoto, S.Morimoto, Y.Takeda
    • 雑誌名

      IPEC-Niigata 2005 (発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 武田洋次: "リラクタンストルク応用電動機の技術動向"電気学会研究会資料. SPC03-1. 1-6 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 平本健二, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次: "フラックスバリアの非対称性を利用したIPMSMのトルクリプル低減法"電気学会研究会資料. SPC03-2. 7-12 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sanada, H.Hiramoto, S.Morimoto, Y.Takeda: "Torque Ripple Improvement for Synchronous Reluctance Motor using Asymmetric Flux Barrier Arrangement"Conference Record of the 2003 IEEE-IAS Conference. (CD-ROM). 1-6 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 平本健二, 武田洋次, 森本茂雄, 真田雅之: "フラックスバリアの非対称化によるリラクタンストルク応用電動機のトリクリプル低減法"電気学会論文誌D. 124巻2号. 208-214 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 平本健二, 真田雅之, 森本茂雄, 武田洋次: "フラックスバリアの非対称性を利用したIPMSMのトルクリプル低減法"電気学会研究会資料. SPC03-2. 7-12 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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