磁束と電流が独立に制御できるかご形モータの開発

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1.研究の準備状況と目的本研究の最終目標は、かご形誘導モータの一次巻線を、直流モータと同様に、界磁巻線と負荷巻線に分離し、磁束と電流が独立に制御できる新構造のかご形モータを開発することにある。0.4kWの試作機によりモータの磁束と電流が独立に制御できる可能性は得ていたものの、電動機の構造解析、設計手法の確立、可変速運転を含めた電動機の基礎特性の把握など、多くの研究課題を残していた。そこで、本研究では、これら基礎的事項の解明を目的に、以下の研究を実施した。2.研究の実施概要及び成果0.4kW試作機を、商用電源および助成金により購入した可変周波数電源で運転し、以下の動作実験を実施した。また、これらの実験結果を踏まえて、本モータの構造解析、設計手法についても検討し、以下のことを明らかにした。(1)商用電源および購入した可変周波数電源を用いて、磁束と電流を制御しながらモータの定速および可変速運転特性について検討した。その結果、本モータは、従来のかご形誘導モータと類似の回転子構造を持ちながら、同期モータと同様な運転特性を有することがわかった。また、試作モータは始動から運転まで円滑に動作し、固定子に設けた界磁巻線により広範囲に力率が制御できることが判明した。さらに、可変周波数電源による可変速運転特性も良好で、従来のかご形誘導モータとは異なり、すべりがなく周波数に応じて一定スピードで回転できることも確認した。(2)上記(1)の詳細な実験結果を踏まえて、本モータの固定子および回転子の最適な巻線構造、回路接続、設計手法などについて検討した。その結果、固定子に設けた界磁巻線の磁極数の組み合わせが悪いと、回転軸に異常な電磁力が働き、軸偏心の原因になることがわかった。そこで、このような問題が起きない一般的なモータの構成法についても検討し、本モータの基本的な設計指針を得ることができた。