Research on Electromagnetic Field Analysis Technique considering Permeability Tensor of Core Material for Electric Machinery

電気機器用鉄心材料は，交番及び回転磁束下で磁化されるとともに，励磁方向で磁化のしやすさが異なる磁気異方性を有しており，これらの磁気現象を考慮した電気機器設計を行うことが必要である。一般に，透磁率テンソルは磁束密度ベクトルと磁界強度ベクトルを関係づける物理量であり，磁気異方性を表すことができる。従来の電磁界解析手法では，透磁率テンソルの非対角項をゼロとしており，鉄心材料の磁気異方性を正確に考慮した電磁界解析を行うためには，すべての透磁率テンソルの値を測定し，その挙動を明らかにすることが重要である。研究代表者は，これまでの研究によって，数学的なテンソルの座標変換の関係式と四方向の透磁率を測定することで透磁率テンソルを求めることができる理論を見い出した。本研究課題では，鉄心材料の透磁率テンソルの解明及びそのモデル化を行い，さらに透磁率テンソルを考慮した電気機器の電磁界解析技術の開発に取り組む。これまでに透磁率テンソルの測定法及びその結果に関する研究報告例はなく，基礎から検討を行う必要があるため，測定装置の開発から透磁率テンソルのモデル化及び電磁界解析手法の開発を3年間の期間で行う。今年度は，鉄心材料の透磁率テンソル測定を行い，そのモデル開発に取り組むため，昨年度開発したシステムを用いて，交番及び回転磁束下における透磁率テンソルを測定し，その評価を行った。まず，四方向励磁による励磁器を用いて，交番及び回転磁束を発生させ，4方向の磁束密度と磁界強度を測定した。さらに，測定結果を用いて，透磁率テンソルを導出し，交番及び回転磁束と透磁率テンソルの関係を明らかにした。最後に，透磁率テンソルを用いた磁気特性表現のための新しい工学モデルを提案し，その妥当性を検討した。

電気機器用鉄心材料は，交番及び回転磁束下で磁化されるとともに，励磁方向で磁化のしやすさが異なる磁気異方性を有しており，これらの磁気現象を考慮した電気機器設計を行うことが必要である。一般に，透磁率テンソルは磁束密度ベクトルと磁界強度ベクトルを関係づける物理量であり，磁気異方性を表すことができる。従来の電磁界解析手法では，透磁率テンソルの非対角項をゼロとしており，鉄心材料の磁気異方性を正確に考慮した電磁界解析を行うためには，すべての透磁率テンソルの値を測定し，その挙動を明らかにすることが重要である。研究代表者は，これまでの研究によって，数学的なテンソルの座標変換の関係式と四方向の透磁率を測定することで透磁率テンソルを求めることができる理論を見い出した。本研究課題では，鉄心材料の透磁率テンソルの解明及びそのモデル化を行い，さらに透磁率テンソルを考慮した電気機器の電磁界解析技術の開発に取り組む。これまでに透磁率テンソルの測定法及びその結果に関する研究報告例はなく，基礎から検討を行う必要があるため，測定装置の開発から透磁率テンソルのモデル化及び電磁界解析手法の開発を3年間の期間で行う。今年度は，鉄心材料の透磁率テンソル測定を行い，そのモデル開発に取り組むため，昨年度開発したシステムを用いて，交番及び回転磁束下における透磁率テンソルを測定し，その評価を行った。まず，四方向励磁による励磁器を用いて，交番及び回転磁束を発生させ，4方向の磁束密度と磁界強度を測定した。さらに，測定結果を用いて，透磁率テンソルを導出し，交番及び回転磁束と透磁率テンソルの関係を明らかにした。最後に，透磁率テンソルを用いた磁気特性表現のための新しい工学モデルを提案し，その妥当性を検討した。