| 研究課題/領域番号 |
20K04443
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
松尾 哲司 京都大学, 工学研究科, 教授 (20238976)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 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 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究成果の概要 |
1.マルチスケールモデル縮約 機器スケールモデル縮約手法に材料スケールモデル縮約法を組込んだ。まず，積層鉄芯の均質手法を有限要素磁界解析に組込んだ定式化を行い，次にそれをCLN法により縮約する手法を開発した。
2.マルチフィジクスモデル縮約 CLN法を誘導加熱問題に拡張した。また，ステッピングモータのモデル縮約法を開発し，運動方程式との連成解析に成功した。
3.誘導モータモデル縮約 CLN法を用いて誘導モータのビヘイビアモデルを導出し，制御系との連成解析より，始動時過渡現象の高速高精度解析を実現した。また，パラメータ依存CLN法により磁気飽和を考慮した誘導モータの非線形モデル縮約法を開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでの電気機器のモデル縮約は静止器が中心であり，可動部を持ち，特に運動誘導起電力の評価が必要なモデル縮約法は存在しなかった。本研究は，精度を損なうことなく電磁界と機械的運動を連成することが可能なモデル縮約法を実現しており，また， 材料特性の考慮や様々な物理現象を包括的に扱うことができる，マルチスケール・マルチフィジクスモデル縮約法として他に類を見ない。
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