リラクタンスモータの磁気飽和による効率劣化とその改善法に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550261
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 野口 敏彦 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10237828)
• Keywords: リラクタンスモータ / 効率 / 磁気飽和 / 最適励磁電流 / d軸インダクタンス / q軸インダクタンス / 効率最大化 / ディジタル制御

Research Abstract

平成14年度は本研究課題のうち,同期リラクタンスモータのパラメータ測定,銅損のみを考慮した場合の効率最大化新アルゴリズムの検討,銅損と鉄損を考慮した場合の効率最大化新アルゴリズムの検討,モータ・負荷装置架台の設計および試作を行った。その結果,以下の研究成果が得られた。
(1)1kWの同期リラクタンスモータを供試機として,巻線抵抗,d軸インダクタンス,q軸インダクタンスを正確に測定し,インダクタンスを各軸電流の指数関数により近似的に表現できることを確認した。
(2)銅損のみを損失因子と考えた場合について,指数関数的に表現された磁気飽和特性を利用した効率最大化アルゴリズムを検討し,最適d軸(励磁)電流をq軸電流の関数として与えることができた。このとき,モータパラメータ測定で得られたデータをもとに計算機による数値解析を行い,理論の妥当性を確認した。
(3)銅損だけでなく鉄損も損失因子と捉えた効率最大化アルゴリズムを拡大検討した。ここでは,等価鉄損抵抗を運転周波数にほぼ反比例する関数として扱い,計算機を用いた数値解析を行った。その結果,モータ効率を最大化する具体的なd軸(励磁)電流とq軸電流の関係を導き,効率改善効果を確認した。
(4)モータの特性改善を図る指標として,運転効率(入力電力と出力動力の比)は最も重要であるが,この他に電流対トルク比(単位電流あたりの出力トルク)も検討すべき事項である。この考え方もリラクタンスモータの運転アルゴリズムに導入し,電流対トルク比最大化アルゴリズムも確立した。
(5)実験検証に備えてモータ・負荷装置架台の設計と試作を行った。また,リアルタイムOS(RT-Linux)またはディジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用いて全ディジタル化する方向で制御装置の開発も開始した。

Research Products

• [Publications] 會澤幸雄, 野口季彦(敏彦): "磁気飽和特性に着目した同期リラクタンスモータの高効率運転法"平成14年電気学会全国大会講演論文集. 4. 181-182 (2002)
• [Publications] 丸山 徹, 野口季彦(敏彦): "集中巻固定子巻線を有するIPMモータのインダクタンス分布"第12回電気学会東京支部新潟支所研究発表会予稿集. 133 (2002)
• [Publications] 加藤隆弥, 野口季彦(敏彦): "磁気飽和を考慮した同期リラクタンスモータの最大効率運転法と最大トルク運転法"平成15年電気学会全国大会講演論文集. 4. 209-210 (2003)
• [Publications] 野口敏彦(分担執筆): "モータ技術用語辞典"日刊工業新聞社. 235 (2003)