Magnetic Circuit Analysis Method for Transformer Considering Iron Loss Including Magnetic Hysteresis Behavior and Radiated Noise Generated from Magnetostriction Force

考虑磁滞行为和磁致伸缩力产生的辐射噪声等铁损的变压器磁路分析方法

• 批准号: 22K14232
• 负责人: 羽根 吉紀
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14232/
• 关键词: リラクタンスネットワーク解析（RNA）; LLG方程式; 波形制御; プレイモデル; Cauer回路; 磁気ヒステリシス; 磁歪力

本年度は，リラクタンスネットワーク解析（RNA）に基づく鉄損と騒音まで考慮可能な高速・高精度な変圧器の最適設計手法の確立と実用化を目的として，LLG方程式による直流ヒステリシス特性の計算精度，myRIOを用いた磁気特性測定システムにおける簡易波形制御手法，動的ヒステリシス特性を表現可能なRNAモデルによるキャリア高調波まで考慮した鉄損算定に関して検討を行った。LLG方程式による直流ヒステリシス特性の計算精度については，「パラメータ決定に用いる実測ループ数の増加により，低磁束密度領域における計算精度が改善する点」並びに「交差した直流ループ群を磁気回路モデルに適用した際，直流ヒステリシス成分の影響は無視できる点」を明らかにした。さらに，高磁束密度領域における二つの補正計算手法について，計算精度および実用性の面から体系的な比較も行った。myRIOを用いた磁気特性測定システムにおける簡易波形制御手法については，比較的安価な機器であるmyRIOを用いることで，周波数5，50 Hzにおいて磁束正弦波条件下で磁気特性を測定可能であり，磁束密度が最も高い1.9 Tにおける歪み率は，15.6%から0.2%にまで低減できることを明らかにした。動的ヒステリシス特性を表現可能なRNAモデルによるキャリア高調波まで考慮した鉄損算定については，RNAにプレイモデルとCauer回路を取り入れることで，鉄損や効率を高精度に算定可能であることが，実験結果との比較により明らかになった。

In this year, with the aim of establishing and practical use of the optimum design method for high-speed, high-precision transformers that can take into account iron loss and noise based on reluctance network analysis (RNA), we investigated the accuracy of calculation of DC hysteresis characteristics using LLG equations, simple waveform control methods for magnetic characteristic measurement systems using myRIO, and carrier harmonics using RNA models that can express dynamic hysteresis characteristics.关于使用LLG方程的DC滞后特性的计算精度，我们透露：“由于用于确定参数的实际测量环数增加，低通量密度区域的计算精度得到了提高，并且“ DC滞后成分的效果可以忽略DC DC LOOP的效果。此外，根据计算准确性和实用性进行了高通量密度区域的两种校正计算方法的系统比较。关于使用Myrio的磁性特性测量系统的简单波形控制方法，据显示，使用Myrio（相对便宜的设备）可以在5和50 Hz的磁通量正弦条件下测量磁性特性，而在1.9 t处的失真速率则可以从1.9 t处测量，从而可以将最高的磁化密度降低至15.6％的0.2％。与实验结果的比较表明，使用RNA模型可以考虑到可以表达动态磁滞性能的载体谐波，可以通过将Play模型和CAUER电路纳入RNA来实现，从而可以高准确地计算铁损失和效率。

项目成果

Various Examinations on Calculation Accuracy of DC Hysteresis Characteristics by LLG Equation

LLG方程直流磁滞特性计算精度的各种检验

• DOI: 10.1541/ieejfms.143.150
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials
• 作者: 大西公平、内村裕;安藤潤人;竹囲年延，望山洋;他;渡部樹，羽根吉紀，中村健二
• 通讯作者: 渡部樹，羽根吉紀，中村健二

High-Speed Iron Loss Calculation of Permanent Magnet Synchronous Motor Combining Reluctance Network Analysis and One-Dimensional Magnetic Circuit Models Considering Dynamic Hysteresis Behavior

结合磁阻网络分析和考虑动态磁滞行为的一维磁路模型的永磁同步电机高速铁损计算

• 发表时间: 2023
• 作者: 大西公平、内村裕;安藤潤人;竹囲年延，望山洋;他;渡部樹，羽根吉紀，中村健二;Y. Hane and K. Nakamura;川口正隆，羽根吉紀，中村健二;Y. Hane and K. Nakamura
• 通讯作者: Y. Hane and K. Nakamura

リラクタンスネットワーク解析と一次元磁気回路モデルを併用した永久磁石モータの高速鉄損解析

利用磁阻网络分析和一维磁路模型进行永磁电机高速铁损分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 大西公平、内村裕;安藤潤人;竹囲年延，望山洋;他;渡部樹，羽根吉紀，中村健二;Y. Hane and K. Nakamura;川口正隆，羽根吉紀，中村健二;Y. Hane and K. Nakamura;川口正隆，羽根吉紀，中村健二;渡部樹，羽根吉紀，中村健二;羽根吉紀，中村健二
• 通讯作者: 羽根吉紀，中村健二

Reluctance Network Model of IPM Motor Representing Dynamic Hysteresis Characteristics for High-Accuracy Iron Loss Calculation Considering Carrier Harmonics

代表动态磁滞特性的 IPM 电机磁阻网络模型，用于考虑载波谐波的高精度铁损计算

• DOI: 10.3379/msjmag.2303r003
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of the Magnetics Society of Japan
• 作者: 大西公平、内村裕;安藤潤人;竹囲年延，望山洋;他;渡部樹，羽根吉紀，中村健二;Y. Hane and K. Nakamura
• 通讯作者: Y. Hane and K. Nakamura

LLG方程式による直流ヒステリシス特性の計算精度に関する諸検討

使用LLG方程对直流磁滞特性计算精度的各种研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 大西公平、内村裕;安藤潤人;竹囲年延，望山洋;他;渡部樹，羽根吉紀，中村健二;Y. Hane and K. Nakamura;川口正隆，羽根吉紀，中村健二;Y. Hane and K. Nakamura;川口正隆，羽根吉紀，中村健二;渡部樹，羽根吉紀，中村健二
• 通讯作者: 渡部樹，羽根吉紀，中村健二