| 研究課題/領域番号 |
23KJ1991
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 法政大学 |
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研究代表者 |
中村 勢到 法政大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 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 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 永久磁石磁化推定 / 漏れ磁束 / 随伴変数法 / 永久磁石同期電動機 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，永久磁石をモータ鉄芯から取り外すことなく，磁気回路の漏れ磁束から永久磁石磁化を非破壊的に推定できるシステムを開発する．開発予定のシステムは，漏れ磁束を計測する自動計測器と，それを入力値とする数値的な永久磁石磁化推定手法から構成されており，ハード・ソフト両面から研究を遂行する．本システムを用いれば，モータの製造工程における永久磁石の組立着磁品質の評価や，永久磁石磁化の経時変化を非破壊的に推定することが可能となる．
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| 研究実績の概要 |
新規に提案した磁気回路の漏れ磁束を用いた永久磁石内部の磁化推定手法（MELF）の開発を行った．PMSMのロータやステータ鉄芯は磁気非線形性を考慮する必要があるため，一次六面体辺要素による離散化，及び，静磁界下における鉄芯の磁気非線形特性を容易に考慮することができる三次元非線形有限要素法（FEM）の開発を行った．次に，MELFは目的関数の磁化Ｍに対する勾配を計算する必要があるため，鉄芯の磁気非線形性を考慮した随伴変数法の開発を行った．その後，MELFの推定性能検証を行うために，埋込磁石同期電動機（電気学会ベンチマークモデルDモデル）と表面磁石型同期電動機（電気学会ベンチマークモデルNモデル）のロータ内部における完全着磁した永久磁石内部の磁化分布の推定を行った．試験的に，シミュレーションで求めた値に乱数を加えた漏れ磁束を入力値とし，計測器による漏れ磁束を模擬した推定を行うことで，使用する勾配法の種類・直線探索アルゴリズムの方針・漏れ磁束の計測点の大よその位置がわかった．
次のステージとして，実測値を用いたMELFの磁化推定性能の検証を行うために，検証に使用した寸法と同じ埋込磁石同期電動機のロータを準備した．検証方法として，ロータに装荷状態における永久磁石の推定手法（MELF）と，永久磁石を引き抜き，自由空間中に置かれた状態における永久磁石の磁化推定手法（本研究室で開発した手法であるSiGrad）により得られた結果の比較を行った．MELFとSiGradで，推定された磁化の方向は確認できたが，磁化強度に差が生じ，今後，手法に関する見直しが必要であることが明らかとなった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当該年度の研究計画では，MELFのアルゴリズム構築を予定しており，計画通り，一次六面体辺要素による離散化及び，鉄芯の磁気非線形性を考慮した随伴変数法の開発を行った．その後，試験的なIPMロータのモデルを活用し，勾配法・初期値・直線探索の選出ができている．これらの理由から，本研究はおおむね順調に進展していると考える．
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| 今後の研究の推進方策 |
有限要素法における漏れ磁束の計算精度向上を図るため，現在実装している一次六面体辺要素から二次六面体辺要素へと拡張を行う予定である．その後，開発中の磁化推定手法MELFに二次六面体辺要素ベースの有限要素法を実装し，実測値を使用した磁化推定を行い，精度向上を目指す．さらに，永久磁石端部などに不完全着磁領域が生じた状態を想定した永久磁石磁化推定についても，実施する予定である．
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