| 研究課題/領域番号 |
22K14232
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 (40908753)
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
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| キーワード | リラクタンスネットワーク解析（RNA） / プレイモデル / 波形制御 / LLG方程式 / Cauer回路 / 磁気ヒステリシス / 磁歪力 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，RNAに基づく鉄損と騒音まで考慮可能な高速・高精度な変圧器の最適設計手法の確立と実用化を目指す。1年度目には，磁気ヒステリシスを表現可能なRNAモデルを用いて，鉄損低減を目的とした最適設計を行う。2年度目には，RNAにより鉄心各部に発生する磁歪力，さらには鉄心形状の変位や騒音を算定することで，騒音低減を目的とした最適設計を行う。3年度目には，試作機を用いた実証実験を行う。
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| 研究実績の概要 |
本年度は，リラクタンスネットワーク解析（RNA）に基づく鉄損と騒音まで考慮可能な高速・高精度な変圧器の最適設計手法の確立と実用化を目的として，プレイモデルを取り入れたRNAモデルの計算速度向上，磁気ヒステリシスを考慮した可変磁力磁石の磁気回路解析，myRIOによる簡易波形制御手法を用いた直流重畳下の磁気特性測定に関して検討を行った。
プレイモデルを取り入れたRNAモデルの計算速度向上については，直流ヒステリシスのうち非線形項のみをプレイモデルによってモデル化することで，解の収束に必要な時間ステップ幅が拡大し，時間ステップ数の削減により計算時間を10分の1にまで短縮可能であることを明らかにした。
磁気ヒステリシスを考慮した可変磁力磁石の磁気回路解析については，一般に鉄心材料の解析に多く用いられるプレイモデルを永久磁石材料の解析にも適用した場合においても，高速・高精度なヒステリシス解析が可能であることを明らかにした。
myRIOによる簡易波形制御手法を用いた直流重畳下の磁気特性測定については，比較的安価な機器であるmyRIOを用いることで，直流重畳時においても磁束正弦波条件下で磁気特性を測定可能であり，磁束密度が最も高い場合においても歪み率を1%未満にまで低減できることを明らかにした。
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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
鉄損を高精度に算定するための要素技術に関する研究は進んでいるが，本年度の推進方策としていた変圧器のステップラップ接合部を局所的に模擬した実器の製作には未だ着手できていないため。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，鉄損および磁歪力の高精度算定手法に関する研究を引き続き行っていく予定である。また，変圧器のステップラップ接合部の試作器を用いた実験については，残された研究期間を勘案し，シミュレーション上での最適化も視野に入れて検討を進めていく。
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