小型電池推進船の環境対応性を高める半波整流可変界磁モータの開発

开发半波整流变励磁电机，提高小型电池驱动船舶的环境友好性

• 批准号: 21H01315
• 负责人: 阿部 貴志
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01315/
• 关键词: 可変界磁モータ; 電池推進船; 同期モータ; ダイオード整流; ブラシなし自己励磁; ブラシ無し自己励磁

全研究期間では，(a)電磁界解析を用いて(a-1)低船速・低トルク領域と(a-2)高船速・高トルク領域での高効率・高トルク設計に取り組み，(a-3)全船速・全トルク領域へと展開した試作機を作成する。また，(b)船舶負荷に対応可能な制御法の確立と実機検証，さらに，(c)シミュレーションを用いた電池推進船に適用した際の特性検証を実施する。2022年度において，(a-2) 本領域での検討は2021年度からの継続課題であり，2021年度に終了した(a-1)の結果と合わせて4極と6極に絞り，巻数比や回転子突極形状について，本領域における固定子電流を最小にする設計指針を検討した。一方でトルクリプル低減を目的としてトルク電流にリプル低減電流を重畳する方法について実験とシミュレーションで検討した。さらに，インバータの電圧と電流制限を考慮してリラクタンストルクを併用した最大トルク／電流制御法の適用を検討した。(a-3) (a-1)と(a-2)の結果により，低船速・低トルクと高船速・高トルク領域にて，固定子と回転子の巻数比や回転子突極形状が共有できる形状として6極構造を採用し，試作機に向けた詳細設計を実施した。(b) 共振リアクトルなどの納期遅れにより繰り越し課題であった昇圧DC-DCコンバータを導入した制御システムによる実機検証を実施した。その結果により制御ゲインや制御周期の再検討を目的とし，シミュレーションにより再度検証した。またリラクタンストルクを採用した際の昇圧DC-DCコンバータ制御システムでの電圧昇圧範囲の検討のために，現状システムにおける基礎特性試験を実施した。(c) 電池推進船のエネルギーフローをモデル化し，バッテリとインバータをモデル化し，さらにIPMモータモデルを利用した電費演算モデルを構築した。なお，(a-3)で検討したモデルを導入する予定であったが，翌年への課題とする。

During the whole study period,(a) electromagnetic domain analysis is used in (a-1) low ship speed·low speed domain and (a-2) high ship speed·high speed domain and high efficiency·high speed domain design is selected,(a-3) full ship speed·full speed domain is developed. (b) Establishment and verification of ship load control methods; and (c) verification of ship characteristics applicable to battery propulsion. In 2022,(a-2) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-1) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-1) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-2) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-1) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-2) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-1) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-1) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-1) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a-1) the results of this field's research and development project for 2021 ended with (a) the results of this field's research and development project A method of reducing the current level of a battery is described. In this paper, the application of voltage and current control method is discussed. (a-3)The results of (a-1) and (a-2) are: low ship speed, low ship speed, high ship speed, high ship speed, number ratio of stator and stator, shape of stator salient pole, common shape, 6 pole structure, detailed design of test machine. (b)The resonance frequency is higher than that of the control frequency, and the control frequency is higher than that of the control frequency. The results of the review of the control cycle are as follows: The basic characteristic test of voltage rise range and current status of voltage rise DC-DC converter is carried out at the time of application. (c)The battery propulsion ship's life cycle is not stable, and the IPM is not stable. The following is a list of topics to be discussed:

项目成果

半波整流可変界磁モータの励磁電流によるトルク脈動低減に関する一検討

半波整流变励磁电机励磁电流抑制转矩脉动的研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 前田広大，横井裕一，阿部貴志，樋口剛

半波整流可変界磁モータの基礎出力特性

半波整流变励磁电机的基本输出特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本真生，中村有里，阿部貴志，大友佳嗣

Novel Digital Control Method with Pulse Width Modulation for Half-wave Rectified Brushless Synchronous Motors

半波整流无刷同步电机脉宽调制新型数字控制方法

• DOI: 10.1541/ieejjia.21006123
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEJ Journal of Industry Applications
• 影响因子: 1.7
• 作者: Tetsuji Daido;Shinichi Hamasaki;Takashi Abe
• 通讯作者: Takashi Abe

A Study on Higher Efficiency of Half-Wave Rectified Variable Field Flux Motor for Automobile Applications

汽车用半波整流变磁通电机的高效率研究

• DOI: 10.23919/icems52562.2021.9634457
• 发表时间: 2021
• 期刊: Proc. of The 24th International Conference on Electrical Machines and Systems
• 作者: Yuma Inakazu;Takashi Abe
• 通讯作者: Takashi Abe

Study on Torque Performance Implrovement of Half-Wave Rectified Variable Field Flux Motor with Axial Gap Structure

轴向间隙结构半波整流变磁通电机转矩性能改进研究

• DOI: 10.1109/icems56177.2022.9983012
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proc. of 2022 International Conference on Electrical Machines and Systems
• 作者: Yuzen Shimohara;Takashi Abe;Yoshitsugu Otomo;Takahiro Koga
• 通讯作者: Takahiro Koga