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。

近年来，需要提高适用于分布式电源的中小值发电机的性能提高。这项研究是由结合永久磁铁的不情愿发生器（以下称为PMRG），目的是开发一个小型高性能发生器。在2005年，我们阐明了单相PMRG的工作机制，并制造了一个小的单相PMRG来确认所需的操作。此外，使用有限元方法进行了三相PMRG的基本设计。基于这些研究结果，在2006年考虑了以下问题。1。原型和三相PMRG的特征：基于上一年的结果，将原型型为500W的三相PMRG。杆的数量是三相机中最基本的6旋转4-旋转定子编号，而ND-FE-B用作磁铁。接下来，三相PMRG的原型转子是由伺服电动机驱动的，以测量输出电压，电流，扭矩和旋转速度，当时没有负载并加载。结果表明，原型的效率在约92％的效率上很好，而单相PMRG的齿轮扭矩已降低到没有实际问题的程度。这是因为当将其制成三相结构时，在旋转的定子和旋转杆之间产生的齿轮扭矩在任何载荷过程中被取消。使用有限元方法的这些实际测量值和计算值非常一致，并且已经揭示了PMRG的各种特征可以通过有限元方法准确地估算。 2。多极PMRG的研究：我们使用有限元方法研究了PMRG的多极。换句话说，定子和转子的特征是针对12-8杆，16-12杆和18-12杆计算的。结果表明，多极化提高了功率密度和效率，并且具有最佳的极点组合。 3。考虑外转子类型PMRG的考虑：在某些应用中，具有内部法子和外转子的外转子结构可能是有利的。在这里，我们根据有限元法研究了外转子类型PMRG，并阐明了其基本结构。 4。构建PMRG的磁路模型：基于作者提出的“使用磁路方法旋转机的分析方法”，我们为PMRG创建了一个磁路模型。这允许对PMRG的动态和瞬态特性进行定量分析，PMRG很难与有限元方法一起使用，并且在将PMRG应用于风力涡轮机发生器或小型水力发电机器时很有用。从上面，揭示了PMRG的基本特征，并且已经获得了由于成多极化而提高性能的前景。此外，可以构建PMRG的磁路模型，该模型对于开发分布式电源系统很有用，并且在某种程度上实现了这项研究的目的。这些结果在全国电气工程师协会，日本应用磁学会的学术演讲以及国际电力电子与电气设备会议（EPE-PMRC和ICEM）上介绍。

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