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省エネモータ開発のためのインバータ駆動時の実状態考慮磁界解析と実証実験

逆变器驱动过程中的磁场分析和验证实验，用于节能电机的开发

基本信息

批准号：
21246046
负责人：
高橋則雄
金额：
$ 23.13万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)鋳鉄材の応力下磁気特性の評価と圧縮応力測定用小型電磁気センサの検討ダクタイル鋳鉄(FCD450)などをモータのロータ部におけるヨーク材に使用する事を仮定し、圧縮応力下における電磁気特性の測定を実施した。その結果、磁気特性では圧縮応力が0～150MPaでは透磁率が約65%低下することを確認した。また導電率に関しては、圧縮応力に関係なく7.59×10^6S/m一定である事が分かった。また小型電磁気センサと測定対象物である鋳鉄材との距離(リフトオフ)の影響を受けずに、非接触で鋳鉄材表層の圧縮応力を測定できる小型電磁気センサの開発に成功した。(2)リラクタンスネットワーク法を用いた静磁界非線形解析法の開発と高度化無方向性珪素鋼板や一般鋼材(SS400材)の初期磁化曲線を考慮したリラクタンスネットワーク法による静磁界非線形解析法の開発を行い、有限要素法の静磁界非線形解析との解析比較を行った。その結果、両者は最大で2%誤差以内で解析できた。さらに計算速度は、リラクタンスネットワーク法は有限要素法より約45%向上する結果が得られた。(3)磁気ひずみとモータ特性の関係の検討応力下の単板試料の面内方向、積層鋼板の面内方向及び厚さ方向の磁歪の測定を行った。その結果、積層試料の磁歪は単板に比べ増加し、積層鋼板の厚さ方向の磁歪は圧縮力により負の方向へ増加するという結果が得られた。(4)新しい最適化手法を用いたモータ有限要素法の磁界解析において、進化戦略のほか粒子群最適化手法が磁気回路の最適化に有用であることを示したほか、電磁力と製作コストの重みを選択できるような手法を考案した。(5)実機のモータ鉄損並びにモータ制御法の検討ブラシレスACモータとブラシレスDCモータのそれぞれにおいて、PWM制御ならびに120度通電制御を行い、それぞれ鉄損を削減できるようなモータ設計を明らかにした。また駆動条件によっては現在の高性能制御方式である正弦波PWM制御よりも120度通電方式の方が鉄損も少なくかつインバータ損失も少ないため高効率であることを示した。さらにPWM制御時の騒音、振動についても電磁界解析結果を用いて解析し、実機にてその現象を確認、振動を低減できる電流制御方式を提案し実機実験にて確認した。

(1)Evaluation of Magnetic Properties of Ferrous Materials under High Pressure and Measurement of Electromagnetic Properties under High Pressure for Compact Electromagnetic Sensor of Ferrous Materials (FCD450) As a result, the magnetic properties of the magnetic field are confirmed to be low from 0 to 150MPa and from about 65% of the magnetic permeability. The conductivity is related to the pressure and contraction force of 7.59×10^6S/m. The development of small electromagnetic field was successful in measuring the distance between the object and the iron material, and in measuring the compression force of the iron material surface layer without contact. (2)The development of magnetostatic non-linear analysis method and the analysis comparison between magnetostatic non-linear analysis method and finite element method are carried out. The maximum error of the analysis is within 2% of the result. The calculation speed is about 45% higher than that of the finite element method. (3)The relationship between magnetic properties and magnetic properties was studied. The in-plane direction of single plate samples, the in-plane direction and the thickness direction of laminated steel plates were measured under test force. The results show that the magnetic deflection of the laminated sample increases in the thickness direction of the laminated steel plate, and the magnetic deflection of the laminated steel plate increases in the negative direction. (4)The new optimization method is applied to magnetic field analysis of finite element method, evolution strategy, particle swarm optimization method, optimization of magnetic field circuit, electromagnetic force, production strategy, selection strategy, etc. (5)In practice, the design of the system for iron loss reduction is described in detail in the following paragraphs: AC, PWM, 120 degree current control, iron loss reduction, etc. High performance PWM control mode with sine wave PWM control mode with 120 degree energization mode with low iron loss and high efficiency PWM control time, noise, vibration, electromagnetic field analysis results, use analysis, machine control phenomenon, vibration reduction, current control method, machine control confirmation