| 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 (2022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） / LLG方程式 / 波形制御 / プレイモデル / 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，LLG方程式による直流ヒステリシス特性の計算精度，myRIOを用いた磁気特性測定システムにおける簡易波形制御手法，動的ヒステリシス特性を表現可能なRNAモデルによるキャリア高調波まで考慮した鉄損算定に関して検討を行った。
LLG方程式による直流ヒステリシス特性の計算精度については，「パラメータ決定に用いる実測ループ数の増加により，低磁束密度領域における計算精度が改善する点」並びに「交差した直流ループ群を磁気回路モデルに適用した際，直流ヒステリシス成分の影響は無視できる点」を明らかにした。さらに，高磁束密度領域における二つの補正計算手法について，計算精度および実用性の面から体系的な比較も行った。
myRIOを用いた磁気特性測定システムにおける簡易波形制御手法については，比較的安価な機器であるmyRIOを用いることで，周波数5，50 Hzにおいて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1.9 Tにおける歪み率は，15.6%から0.2%にまで低減できることを明らかにした。
動的ヒステリシス特性を表現可能なRNAモデルによるキャリア高調波まで考慮した鉄損算定については，RNAにプレイモデルとCauer回路を取り入れることで，鉄損や効率を高精度に算定可能であることが，実験結果との比較により明らかになった。
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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検討は進んでいるが，本来の計画にあった変圧器の最適設計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検討を引き続き行っていく予定である。また，変圧器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，ステップラップ接合部を局所的に模擬した実器の製作も視野に入れて検討を進めていく。
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