| 研究課題/領域番号 |
19J20572
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
羽根 吉紀 東北大学, 工学研究科, 助教
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | クローポールモータ / 磁気回路網解析（RNA） / 鉄損 / 磁歪力 / 磁気ヒステリシス / 表皮効果 / プレイモデル / Cauer回路 / マイナーループ / 磁気回路網解析 / 開磁路 / LLG方程式 / 磁気特性予測 / 磁気回路法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，電磁鋼板の加工時の応力による磁気特性の劣化まで考慮したISGシステム用クローポールモータの最適設計手法の確立と，さらなる高性能化の達成である。
初めに，電磁鋼板の加工劣化予測手法を構築する。具体的には，加工を施した電磁鋼板の結晶配向を観測し，得られた情報を，磁性体内部の磁化の挙動や分布を表現可能なLLG方程式に与えることで，実測せずに，任意の大きさの応力を加えた電磁鋼板の磁気特性を算定する。
その後，モータ鉄心各部の加工劣化まで考慮したクローポールモータの最適設計を行う。さらに，実証機の試作・実験を行い，最適設計手法の妥当性と有用性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本年度は，前年度に引き続き，ISGシステム用クローポールモータの最適設計を目的として，磁気回路網解析（RNA）に基づく，磁気ヒステリシスや表皮効果を含む鉄損や，モータの振動の原因となる磁歪力を高精度に算定可能な手法の確立に関する検討を行った。
まず，鉄損の算定については，前年度には磁気ヒステリシスを表現可能なプレイモデルと表皮効果の影響を考慮可能なCauer回路を取り入れた磁気回路モデルを提案したが，本年度は本モデルを改良し，表皮効果の影響を磁気回路素子のみで表現可能な磁気回路モデルを導出した。さらに，モータなどより複雑な形状を有する機器への適用を目指して，本手法をRNAに発展させ，スイッチトリラクタンスモータや永久磁石モータの解析を行った。その結果，提案RNAモデルによる鉄損など基礎特性の計算値は実測値と良好するとともに，計算時間も比較的短時間であることから，本提案手法の妥当性と有用性を明らかにした。
次いで，磁歪力の算定については，前年度に提案した鉄心のRNAモデルより求めた各部の磁束密度分布より磁歪力を近似計算する手法を用いて，本年度はステップラップ接合構造を有する積層鉄心の解析を行った。その結果，鉄心全体のRNAモデルは，有限要素法（FEM）と同等の精度で，なおかつ非常に短時間で計算可能であることを明らかにした。さらに，全体RNAモデルより得られた結果をステップラップ接合部の部分RNAモデルに入力して解析を行うことで，接合部の局所的な磁束密度および磁歪力の分布をより詳細に模擬可能であることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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