| 研究課題/領域番号 |
22K04048
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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 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
村松 和弘 佐賀大学, 理工学部, 教授 (30263627)
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| 研究分担者 |
高 炎輝 大分大学, 理工学部, 准教授 (40586286)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 電磁力 / 磁歪 / 磁界・振動解析 / リアクトル / 積層鉄心 / 均質化手法 / 騒音 / 磁界解析 / 振動解析 / 音場解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，環境問題の観点から，電気機器の高効率，低騒音化が重要な課題となっている．
本研究では，近年，問題となっている，データセンターの電源設備の大容量化に伴う，電源用フィルタや無停電電源装置に用いられるリアクトルの騒音に着目し，その低減のため，申請者らがこれまで行ってきた鉄心と巻線のみ考慮した「電磁力と磁歪を考慮した磁界・構造併用解析」による騒音低減法を，鉄心の締め付け方法，含侵，防振材などを詳細に考慮した「磁界・ 振動・ 音場併用解析法」に発展させ，騒音発生のメカニズムを明らかにするとともに，防音技術の最適化を図る．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，「電磁力と磁歪を考慮した磁界・振動・音場併用解析法」を用いたリアクトルの騒音解析により，騒音発生のメカニズムを明らかにするとともに，最適な防音対策を提案し，実証実験によりその有用性を示す．2022年度は，積層鉄心の電磁力と磁歪を考慮した磁界・振動解析法において，積層鉄心を塊状鉄心でモデル化する均質化手法の改良について検討し，簡易積層鉄心モデルの振動の挙動が一致するように均質化モデルのヤング率とポアソン比を同定し，得られた定数を単相リアクトルに適用し，実測により得られた単相各部の振動の大小関係が説明できた．しかしながら，同定した均質化モデルの定数の理論的な説明ができていなかった．
2023年度は，均質化モデルのヤング率とポアソン比を理論的に求め，簡易積層鉄芯モデルを用いて，従来法と比較・検討するなど提案法の妥当性と有用性を検討した．得られた成果を要約すると以下のようになる．
（１）片持ち梁のたわみの理論を用いて，積層鉄心の鋼板及び絶縁層のヤング率，ポアソン比，及び寸法のみを用いて均質化モデルの異方性のヤング率，ポアソン比，せん断係数を理論的に求める算出式を明らかにした．
（２）簡易積層鉄心モデルを用いた数値実験により，従来のセルモデルを用いてたわみの影響を無視した構造解析により求めた定数を用いた振動の挙動に比べて，たわみを考慮して理論的に定数を求めた提案法では得られる変位分布を大幅に改善できることが明らかになった．
以上により，積層鋼板の磁界・振動解析における均質化手法が確立できた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の予定では，2023年度は，磁界・振動・音場解析を用いて騒音に影響を及ぼす諸因子まで検討する予定であった．しかしながら，積層鉄心の磁界・振動解析の均質化手法は確立できたが，音場解析まで至っていない．
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| 今後の研究の推進方策 |
当初開発予定であった磁界・振動・音場解析法の内，音場解析法の開発が遅れているが，2024年度は最終年度であるため，2023年度に確立した磁界・振動解析法を用いて単相リアクトルの鉄心表面の振動分布を求め，この振動分布が実測の騒音分布を説明できるかどうか検討し，説明できれば，磁界・振動解析のみを用いて低騒音型リアクトルの検討を行う．振動分布から騒音分布が説明できない場合は，市販のソフトウェアを導入するなどして音場解析も併用し，低騒音型リアクトルを検討する．
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