固定子に永久磁石を配置した可変リラクタンスジェネレータに関する研究

定子内置永磁体变磁阻发电机的研究

• 批准号: 17656091
• 负责人: 一ノ倉 理
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656091/
• 关键词: 発電機; 突極構造; 永久磁石; 可変リラクタンス; 有限要素法解析; 磁気回路解析

近年,分散型電源に適用される中容量から小容量の発電機の高性能化が望まれている。本研究は,小型高性能発電機の開発を目的として,筆者の着想による永久磁石を併用したリラクタンスジェネレータ(以下PMRG)の開発を行ったものである。平成17年度は,単相PMRGの動作機構を解明するとともに,小型の単相PMRGを製作して所期の動作を確認した。さらに,有限要素法を利用して三相PMRGの基本設計を行った。これらの研究成果に立脚し,平成18年度は以下の事項について検討を行った。1.三相PMRGの試作と特性評価:前年度の検討結果に基づいて,出力が500W程度の三相PMRGを試作した。極数は,三相機では最も基本的な固定子6極-回転子4極とし,磁石にはNd-Fe-Bを用いた。次いで,試作したリ三相PMRGの回転子をサーボモータで駆動して,無負荷時ならびに負荷時の出力電圧ならびに電流,トルク,回転数を詳細に測定した。その結果,試作機の効率は約92%と良好であること,単相PMRGで問題になったコギングトルクも実用上問題が無いほど低減されることが明らかになった。これは,無負荷時に固定子と回転の極間で生じるコギングトルクが,三相構造にすると互いにキャンセルされるためである。これらの実測値と有限要素法による計算値は良好に一致し,PMRGの諸特性が有限要素法によって精度良く推定可能であることが明らかになった。2.多極PMRGの検討:有限要素法によってPMRGの多極化について検討を行った。すなわち,固定子と回転子の極数が12極-8極,16極-12極,18極-12極について特性算定を行った。その結果,多極化によって,出力密度や効率が向上すること,極数には最適な組み合わせがあることなどが明らかになった。3.アウターロータ型PMRGの検討:用途によっては,固定子が内側,回転子が外側のアウターロータ構造が有利な場合もある。ここでは有限要素法に基づいてアウターロータ型PMRGについて検討を行い,その基本構造を明らかにした。4.PMRGの磁気回路モデルの構築:筆者が提唱している「磁気回路法による回転機の解析手法」に基づいて,PMRGの磁気回路モデルを作成した。これは,有限要素法では困難な,PMRGの動特性や過渡特性の定量解析ができるもので,PMRGを風力発電機や小水力発電機として応用する場合に有用なものである。以上より,PMRGの基礎特性が明らかになるとともに,多極化による高性能化の見通しが得られた。さらに,分散型電源システムの開発に有用なPMRGの磁気回路モデルを構築することができ,本研究の目的はある程度達成されたものと考えられる。これらの成果は電気学会全国大会,日本応用磁気学会学術講演会,およびパワーエレクトロニクスと電気機器の国際会議(EPE-PMRCおよびICEM)において発表した。

In recent years, dispersed power supply is suitable for medium capacity, small capacity and high performance motor is expected to develop. The purpose of this study is to develop a small-sized high-performance motor, and the author's idea is to develop a new type of permanent magnet (PMRG). In 2017, the operation mechanism of the single-phase PMRG was clarified, and the expected operation of the small-scale single-phase PMRG was confirmed. In this paper, the finite element method is used to implement the basic design of three-phase PMRG. In 2018, the following issues were discussed. 1. 3-phase PMRG test operation and characteristic evaluation: The test results of the previous year were based on the test results, and the 3-phase PMRG test operation with output of 500W was carried out. The number of poles is three, the most basic is six poles, the most basic is four poles, and the magnet is Nd-Fe-B. In the second place, try to make a detailed measurement of the return current of the three-phase PMRG, the output voltage and current under no load, and the return current under no load. As a result, the efficiency of the test machine is about 92%, which is good, and the PMRG problem is high. When there is no load, the fixed element and the return electrode are generated, and the three-phase structure is generated The calculation value of the finite element method is good, and the characteristics of the PMRG are good. 2. PMRG multipolar investigation: finite element method for PMRG multipolar investigation The number of poles of the stator and the stator is 12 - 8 poles, 16 - 12 poles, and 18 - 12 poles. As a result, multipolarization, output density and ratio increase, and pole number increase. 3. The discussion of PMRG: the application is opposite, the fixing element is inside, the return element is outside, and the structure is advantageous. This is the basis of the finite element method, and the basic structure of the PMRG is clearly defined. 4. PMRG magnetic circuit structure: The author proposes the basic theory of PMRG magnetic circuit structure in "magnetic circuit method and analysis method of magnetic circuit mechanism." However, the finite element method is difficult, and the dynamic and transient characteristics of PMRG are quantitatively analyzed. PMRG is useful in wind and small hydraulic power applications. As mentioned above,PMRG's basic characteristics are clear, multi-polarization and high-performance. In addition, the development of distributed power supply system is useful for the construction of PMRG magnetic circuit, and the purpose of this study is achieved. The results of this research were presented at the National Congress of the Institute of Electrical Engineering, the Academic Lecture Meeting of the Institute of Applied Magnetics of Japan, and the International Conference on Electrical Machinery (EPE-PMRC).

项目成果

Three-Phase Reluctance Generator with Permanent Magnets Buried in Stator Core

定子铁芯埋入式永磁体三相磁阻发电机

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of EPE-PEMC 2006
• 作者: Chobei Yamabe;Sung-Ki Hong;Saburoh Satoh;田代 稔;猪原 哲;S.K.Hong;Chobei Yamabe;一ノ倉理;一ノ倉理;Osamu Ichinokura
• 通讯作者: Osamu Ichinokura

永久磁石式リラクタンスジェネレータの多極化に関する検討

永磁磁阻发电机多极化研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電気学会全国大会講演論文集
• 作者: Chobei Yamabe;Sung-Ki Hong;Saburoh Satoh;田代 稔;猪原 哲;S.K.Hong;Chobei Yamabe;一ノ倉理
• 通讯作者: 一ノ倉理

スイッチトリラクタンスジェネレータに関する実験と考察

开关磁阻发电机的实验与思考

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電気設備学会全国大会講演論文集 F-1
• 作者: Chobei Yamabe;Sung-Ki Hong;Saburoh Satoh;田代 稔;猪原 哲;S.K.Hong;Chobei Yamabe;一ノ倉理;一ノ倉理;Osamu Ichinokura;Osamu Ichinokura;一ノ倉理;一ノ倉理;一ノ倉 理;中村 健二;Kenji Nakamura;一ノ倉理;一ノ倉理;一ノ倉理
• 通讯作者: 一ノ倉理

固定子に永久磁石を配置した三相リラクタンスジェネレータの特性と多極化に関する基礎検討

定子永磁体三相磁阻发电机特性及多极化基础研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: 電気学会マグネティックス研究会資料
• 作者: Chobei Yamabe;Sung-Ki Hong;Saburoh Satoh;田代 稔;猪原 哲;S.K.Hong;Chobei Yamabe;一ノ倉理;一ノ倉理;Osamu Ichinokura;Osamu Ichinokura;一ノ倉理
• 通讯作者: 一ノ倉理

永久磁石を併用した三相RGについて

关于使用永磁体的三相RG

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電気学会全国大会講演論文集 2-146
• 作者: Chobei Yamabe;Sung-Ki Hong;Saburoh Satoh;田代 稔;猪原 哲;S.K.Hong;Chobei Yamabe;一ノ倉理;一ノ倉理;Osamu Ichinokura;Osamu Ichinokura;一ノ倉理;一ノ倉理;一ノ倉 理;中村 健二;Kenji Nakamura;一ノ倉理
• 通讯作者: 一ノ倉理