Development of Reluctance Motors That Can Switch Motor Types

开发可切换电机类型的磁阻电机

基本信息

批准号：
20H02128
负责人：
清田恭平
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

在这项研究中，我们提出了一种电动机类型开关电动机，该电动机可以在不情愿的电动机中自由实现各种电动机特性，而不会改变电动机的机械结构，并为其不情愿建立基本技术。这项研究有三个主要问题。也就是说，（a）当电动机类型更改时，电动机特性会变化多远，（b）简化了更改电动机类型的电路，以及（c）基于假设电动机类型切换的假设来搜索最佳铁芯形状。今年，我们对所有问题进行了全面研究，重点是（a）。关于（a），我们研究了一个可以在定子中带有绕组场的电动机的同步不情愿电动机模式下操作的结构，并确认了由于相同模式而导致的效率和输出的变化。通过使用12杆法定杆和8个圆柱，它可以用作同步的不情愿电动机，并且已经揭示了通过降低铁损耗的效率提高，尤其是在低功率范围内。关于（a），控制方法也得到了改进。当前，当前状态以同步不情愿电动机模式打开。特别是，由于浓缩的绕组和定子和转子都有一个显着的极结构，因此由于谐波组件而产生的零相电流和较低的效率，我们已经研究了一种可以抑制零相流电流的控制方法。另一方面，还揭示了这种谐波组件可以通过叠加谐波电流来改善输出扭矩。关于（b），电动机绕组更改为恒星连接，并在相之间的连接点插入开关。这将导致最初研究的电路的开关数量增加，但据显示，可以在不牺牲效率或其他因素的情况下实现这两种操作模式，同时将绕组的每个阶段的开关元素数量减少到两个。关于（c），已经揭示了通过使转子不对称的显着极结构并仅在旋转的移动方向上提供偏移结构，可以降低铁损失并提高效率。