高効率な電機子鎖交磁束可変形IPMモータの研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650293
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 武田 洋次 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (10081275)
• 研究分担者: 真田 雅之 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (90264803) ; 森本 茂雄 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (00210188)
• キーワード: 永久磁石同期モータ / 埋め込み磁石構造動機モータ / 弱め磁束制御 / 高効率可変速モータ / 省エネモータ

研究概要

永久磁石を回転子内部に埋め込んだ埋込磁石構造同期電動機(IPMSM)はマグネットトルクの他に磁気的な突極性に基づくリラクタンストルクをも利用できるため、従来の永久磁石モータに比べて定格運転では極めて効率が高い。しかし、軽負荷高速領域では大きな負のd磁気電流を原理的に必要とするため、この運転領域で効率が低下するため、このような用途ではこの改善が望まれている。
従来のIPMモータの構造では、低速領域で大トルク、高速軽負荷領域で高効率を実現することは、原理的に難しい。
昨年は永久磁石の磁束をフラックスバリア部に挿入した鉄片でバイパスする構造によりこの問題点の解決を目指し、一応の成果を得たが、汎用にするには製作上の問題があった。本年度は、ロータの軸方向から磁性体の円盤を接近させ、これにより速度に応じて電機子鎖交磁束を自由にコントロールできる新しい構造について検討した。モータの試作とシュミレーションによりその性能改善効果を確かめた。
その結果、次のことが明らかとなった。
(1)提案構造で永久磁石の電機子鎖交磁束を有効に制御できる。
(2)弱め磁束制御に必要なd軸電機子電流が低減でき、効率、力率が改善できる。
(3)円盤の速度による移動パターンを最適に選択すれば、低速領域で大トルク、高速軽負荷領域で高効率運転が可能。
(4)円盤が離れる、接近するの2パターンでも十分な効果が得ることができ、実用的であることが明らかとなった。
これらの結果は研究成果として4編の論文に報告している。

研究成果

• [文献書誌] Ma.Lai,M.Sanada,S.Morimoto,Y.Takeda: "Extending Operating Range of Permanent Magnet Synchronous motor Utilizing Flux-shotenig Iron Pieces."Proc.of 3rd International Conference on Electrical Machines. 175-178 (1999)
• [文献書誌] Ma.Lai,M.Sanada,S.Morimoto,Y.Takeda,N.Matsui: "High Efficiency adjustable Speed Control of IPMSM variable Permanent Magnet Flax Linklage"Conference Record of '99 IEEE IAS Conference Record. 881-887 (1999)
• [文献書誌] Ma.Lai,M.Sanada,S.Morimoto,Y.Takeda: "Interior Permanent Magnet Synchronous Motor with Movable Flux-shotening Iron Pieces with 〓de Speed Operation"Proc.of 3rd Small motors International Conference. 173-178 (1999)
• [文献書誌] 馬雷,真田雅之,森本茂雄,武田洋次: "永久磁石の電機子鎖交磁束可変形埋め込み磁石構造PMモータの広範囲高効率可変速制御"電気学会論文誌D. 120-D,No.8/9. 1031-1036 (2000)