Development of Reluctance Motors That Can Switch Motor Types

本研究では，リラクタンス応用モータにおいて，モータの機械的構造を変えることなく，様々なモータ特性を変幻自在に実現できるモータ種別切り替えモータを提案とその基礎技術を確立する。本研究では主要な課題が３点ある。すなわち，(a)モータ種別変更時にどこまでモータ特性が変化するのか，(b)モータ種別を変更する回路の簡易化，(c)モータ種別を切り替える前提での最適な鉄心形状の探索，である。本年度は，(a)を中心にすべての課題について網羅的に研究を進めた。(a)について，固定子に巻線界磁を有するモータについて，シンクロナスリラクタンスモータモードにて動作可能な構造を検討し，同モードによる効率及び出力の変化を確認した。固定子12極，回転子 8極とすることにより，シンクロナスリラクタンスモータとして動作可能となり，特に低出力領域において鉄損低減により効率が改善することが明らかになった。(a)については，制御方法の改善も行った。現状ではシンクロナスリラクタンスモータモード時はオープン結線状態となる。特に集中巻かつ固定子・回転子共に突極構造である為，高調波成分による零相電流が発生し効率が低下するため，零相電流を抑制可能な制御法を検討した。一方で，高調波電流を重畳することによりこの高調波成分を出力トルクの向上に寄与可能であることも明らかにした。(b)について，モータ巻線をスター結線に変更すると共に各相間の接続箇所にスイッチを挿入した。これにより，当初検討回路からスイッチが一組増加することになるが，巻線一相あたりのスイッチング素子数を２個に半減させつつ，効率などを犠牲にすることなく両方の動作モードを実現可能あることを明らかにした。(c)について，回転子の突極部構造を非対称とし，回転の進行方向箇所のみにオフセット構造を設けることにより，鉄損を低減し効率が改善されることが明らかになった。

本研究では，リラクタンス応用モータにおいて，モータの機械的構造を変えることなく，様々なモータ特性を変幻自在に実現できるモータ種別切り替えモータを提案とその基礎技術を確立する。本研究では主要な課題が３点ある。すなわち，(a)モータ種別変更時にどこまでモータ特性が変化するのか，(b)モータ種別を変更する回路の簡易化，(c)モータ種別を切り替える前提での最適な鉄心形状の探索，である。本年度は，(a)を中心にすべての課題について網羅的に研究を進めた。(a)について，固定子に巻線界磁を有するモータについて，シンクロナスリラクタンスモータモードにて動作可能な構造を検討し，同モードによる効率及び出力の変化を確認した。固定子12極，回転子 8極とすることにより，シンクロナスリラクタンスモータとして動作可能となり，特に低出力領域において鉄損低減により効率が改善することが明らかになった。(a)については，制御方法の改善も行った。現状ではシンクロナスリラクタンスモータモード時はオープン結線状態となる。特に集中巻かつ固定子・回転子共に突極構造である為，高調波成分による零相電流が発生し効率が低下するため，零相電流を抑制可能な制御法を検討した。一方で，高調波電流を重畳することによりこの高調波成分を出力トルクの向上に寄与可能であることも明らかにした。(b)について，モータ巻線をスター結線に変更すると共に各相間の接続箇所にスイッチを挿入した。これにより，当初検討回路からスイッチが一組増加することになるが，巻線一相あたりのスイッチング素子数を２個に半減させつつ，効率などを犠牲にすることなく両方の動作モードを実現可能あることを明らかにした。(c)について，回転子の突極部構造を非対称とし，回転の進行方向箇所のみにオフセット構造を設けることにより，鉄損を低減し効率が改善されることが明らかになった。