| 研究課題/領域番号 |
17K06480
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| 研究機関 | 大分工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
岡 茂八郎 大分工業高等専門学校, 情報工学科, 教授 (80107838)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 鉄損 / 渦電流損 / ビルディングファクター / ステータコア / 極薄電磁鋼板 / 高調波 |
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| 研究実績の概要 |
研究開始年度である本年度は，当初，現有の「高速AD, DAコンバータを用いた磁気特性測定装置」（磁気特性測定装置）の駆動用プログラムの以下の２点を改良した。第１点は，測定中に試料に残留磁気が残らないように励磁電圧を徐々変化させるズーム励磁法を取り入れたことである。また，第２点は，システムの制限いっぱいに連続測定ができるような機能を付加したことである。この２点の改良によりデータ収集の正確性と速度を上げることができた。また，これらのプログラムの改良と並行して，測定対象である複雑な形状をしたステータコアを効果的に励磁し正確な磁気特性やその変化を測定するために必要なこの研究に不可欠な励磁装置を改良するためにぜひ必要なメッシュ作成ソフトを購入した。次に，このソフトを用いて，各種励磁法（「双外側励磁法」，「内側励磁法」，「巻き線励磁法」など）の磁界解析を行った。さらに，このような機器のプログラムの改良や解析ソフトの導入によって，改良した「高速ビルディングファクター評価装置」の性能評価実験と，0.35mm厚の電磁鋼板や0.08mm厚極薄電磁鋼板で作成したリングコアや小型高速高出力用ステータコアを対象にして性能評価実験を行った。その結果，この「高速ビルディングファクター評価装置」は十分に0.08mm厚極薄電磁鋼板製型小型高速高出力用ステータコアの性能を評価できた。これらの研究・実験結果の一部は，８月の電気学会マグネティクス研究会（大分・双外側励磁法）や１１月の電気学会マグネティクス研究会（済州島・各種励磁法の比較）などで発表した。また，９月の23rd Soft Magnetic Material Conference（スペイン・内側励磁法）で発表し，AIP Advances 8に採録された。以上が，本年度の研究実績の概要である。
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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
上記評価の理由は，第１に，現有の「磁気特性測定装置」の駆動用プログラムなどを改良したことである。第２に，メッシュ作成ソフトを購入し，各種励磁法（「双外側励磁法」，「内側励磁法」，「巻き線励磁法」など）の磁界解析を行ったことである。第３に，0.35mm厚の電磁鋼板や0.08mm厚極薄電磁鋼板で作成したリングコアや小型高速高出力用モータコアを用いて，「高速ビルディングファクター評価装置」の性能評価や，電磁鋼板の高周波特性の比較を行ったことである。実験では，0.35mm厚の電磁鋼板製と0.08mm厚極薄電磁鋼板製のリングコア（内径 50mm，外形 60mm，積み厚 5mm）の磁気特性（B-H曲線，鉄損，ヒステリシス損，渦電流損）の周波数特性や励磁磁束密度特性を評価した。この「高速ビルディングファクター評価装置」は比較的高速にこれらの値を妥当な値で評価することができ，従来の0.35mm厚の電磁鋼板で作られたステータコアよりも0.08mm厚極薄電磁鋼板で作成したステータコアの性能が小型高速高出力モータに適していることを示した。また，0.35mm厚の電磁鋼板製と0.08mm厚極薄電磁鋼板製のステータコア（内径 28.4mm，外形 12.6mm，積み厚 12.5mm）の磁気特性の周波数特性や励磁磁束密度特性を双外側励磁法や内側励磁法で評価した。その結果，ここでも，「高速ビルディングファクター評価装置」は比較的高速にこれらの値を妥当な値で評価することができた。これらの結果から「高速ビルディングファクター評価装置」は十分に08mm厚極薄電磁鋼板製モータコアの性能を評価できるものであった。よって，以上を総合して，この研究は，「高速ビルディングファクター評価装置」の開発や0.08mm厚極薄電磁鋼板製のコアの磁気特性評価に関して概ね順調に遂行できていると考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
この研究の初年度であった平成29年度は，「高速ビルディングファクター評価装置」の駆動プログラムの改良と，それを用いた0.35mm厚の電磁鋼板製と0.08mm厚極薄電磁鋼板製のリングコア，および，ステータコアの磁気特性評価，および，比較を主に行った。次年度以降は，励磁装置の改良の一例として「巻き線励磁法」を試し，さらに，他の励磁法を試みる予定である。また，プログラムでPWM波を発生して高調波を含んだ励磁環境下でのリングコアやステータコアの磁気特性評価も順次行っていきたいと考えている。さらに余裕があれば，このPWM励磁時の磁気特性変化の評価に専用のPWMインバータを製作し，これを用いて励磁した磁気特性も評価したいと考えている。また，小型高速高出力用ステータコアの磁気特性向上のために形状最適化を行った新しいステータコアを用いてその性能評価も行うつもりである。
一方で，平成29年度の研究で用いた試料である0.35mm厚の電磁鋼板製と0.08mm厚極薄電磁鋼板製のリングコア，および，ステータコアだけでなく，もう少し出力の大きい各種のモータのステータコア（誘導機，アウターロータ型永久磁石型モータなど）を対象にして，本研究で開発している各種励磁法「双外側励磁法」，「内側励磁法」，「巻き線励磁法」など）を用いた磁気特性評価法を開発したいと考えている。また，大電流励磁に対応できるような「高速ビルディングファクター評価装置」の更なる改良も考えている
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