| 研究課題/領域番号 |
23K03805
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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 | 岐阜工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
冨田 睦雄 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20311029)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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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 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2025年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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: 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 | 同期リラクタンスモータ / 制御 / 電気有効利用 / センサレス / 低速 / エネルギー効率化 / 省エネルギー / 地球温暖化ガス排出削減 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者は、供給途絶リスクが高くなったレアアース不要の同期リラクタンスモータの低速時に困難な回転子位置センサレスでのトルク制御に、高周波電流を注入して位置情報を推定することで成功した。大きなスペースをとる回転子位置センサを除く位置センサレスでのトルク制御が実現すれば、このスペースの分大きな体格のモータを採用でき、高出力化が実現できる。現時点でトルク指令値を変化した時の良好な制御に成功しているが、大きな高周波電流注入が必要で損失が大きかった。
本研究の目的は、高周波電流の電流制御性能を向上させ、高周波電流を小さくしても良好な位置センサレスでのトルク制御を実現し、損失を減少させることである。
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| 研究実績の概要 |
現在、高効率な永久磁石同期モータの需要が増加しているが、永久磁石の原料として不可欠なレアアース、中でもジスプロシウムは、産出国が極めて偏在している。加えて、新型コロナウィルス感染症の世界的流行が起こってから、当該国からわが国への供給が途絶するリスクが高くなり磁石の価格高騰や供給の深刻な問題を抱えている。
このため、永久磁石を全く用いない同期リラクタンスモータを普及させることが、今後も安定して、エネルギー効率の向上を図るうえで急務である。しかし、同期リラクタンスモータは磁石を用いないため、出力が永久磁石同期モータに及ばない。モータの出力を向上させる一手法として、同期モータをサーボモータとして用いるのに不可欠な大きなスペースを要する回転子位置センサを取り除く位置センサレス制御を行い、この位置センサの分、大きな体格で高出力なモータを採用することがあげられる。色々な手法の位置センサレス制御法が提案されているが、低速時は困難であり実用的ではない。
研究代表者は、高周波電流をモータに注入することによって、極低速時の制御に成功したが、定格電流の約1.2%の高周波電流注入が必要で損失が大きい。本研究の目的は、さらなる実用化に向けて、新しい制御システムを採用し、高周波電流が1/3の時でも、良好な位置センサレス制御を実現し損失を1/9に減少させることである。
令和5年度は、位置センサレス制御の実験過程で得たコンピュータシミュレーションから実機実験への移行の際問題になった点を踏まえ、改めて、新しい制御システムを用いた位置センサレス制御システムのコンピュータシミュレーションを、より実機実験に近い条件で行い、注入する高周波電流が1/3の時でも位置センサレス制御が可能なことを確認した。
また位置センサレス制御の研究成果は、国際会議，電気学会全国大会等で発表し、Research mapで業績を公開した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
低速時における同期リラクタンスモータの位置センサレス制御の実験過程で得たコンピュータシミュレーションから実機実験への移行の際問題になった点を踏まえ、改めて、新しい制御システムを用いた位置センサレス制御システムのコンピュータシミュレーションを、より実機実験に近い条件で行い、注入する高周波電流が1/3の時でも位置センサレス制御が可能なことを確認することを令和5年度の計画としていたが、以上を確認できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和6年度以降は、令和5年度に行ったコンピュータシミュレーションによって得られた結果を基に導出した新しい制御システムを用いた位置センサレス制御システムを、DSPによるモータ制御装置上にプログラミングする。そして、同期リラクタンスモータにおいて、注入する高周波電流が従来の1/3の時でも、良好な位置センサレスでのトルク制御が可能なことを実験により確認する。
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