磁気ギアードモータに関する研究

磁力减速电机的研究

基本信息

批准号：
15J00211
负责人：
森元瑛樹
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

磁気ギアードモータの運転領域拡大という目的に対し、昨年までは磁気CVTモータの研究を行い、一通りの評価を終了した。そこで、本年度は受動的な可変磁束特性をもつ磁気ギアードモータについて研究を行った。提案する磁気ギアードモータは、負荷に応じてトルク定数を変化させる特性を有しており、これを利用して運転領域の拡大を実現することが可能である。本年度の大きな取り組みとして、まず最大トルク制御手法の提案を行った。可変磁束磁気ギアードモータは、その特性上、電流当たりのトルクが最大となるための電流位相は磁気歯車としての位相によって変化する。そこで、高速ロータと低速ロータの両方の角度をセンシングし、磁気歯車としての位相を計算することで電流当たりのトルクが最大となるよう電流位相を制御する手法を提案した。これにより、磁気ギアードモータの電流トルク特性は負荷によらずに最大化される。本手法を有限要素解析によって評価し、従来の制御手法と比較した結果、磁気歯車としての位相ごとに見た場合の電流トルク特性は上昇しており、提案手法の有効性が示された。さらに、磁束の可変幅がより大きくなるように構造の最適化を行い、最大負荷時の鎖交磁束に対する無負荷時の鎖交磁束の低減率が71.9%となる可変磁束磁気ギアードモータを設計し、その試作機を製作した。試作機による実験検証を行った結果、実機においても可変磁束特性が得られることを示した。

为了扩大磁力齿轮电机的工作范围，我们直到去年才开始对磁力CVT电机进行研究，并已完成了完整的评估。因此，今年我们对具有被动可变磁通特性的磁力减速电机进行了研究。所提出的磁力齿轮电机具有根据负载改变扭矩常数的特性，并且通过利用这一特性，可以实现操作范围的扩展。作为今年的一个重大举措，我们首先提出了最大扭矩控制方法。由于可变磁通磁齿轮电动机的特性，每电流的扭矩最大时的电流相位根据磁齿轮的相位而变化。因此，我们提出了一种控制电流相位的方法，通过感测高速转子和低速转子的角度并计算磁齿轮的相位，使每电流的扭矩最大化。由此，无论负载如何，磁力齿轮电机的电流-扭矩特性都被最大化。使用有限元分析评估该方法并将其与传统控制方法进行比较，结果表明，当将每相视为磁力齿轮时，电流扭矩特性有所增加，证明了该方法的有效性。此外，我们还优化了结构，增加了磁通的可变范围，设计了一种可变磁通磁力减速电机，其空载时的磁链比最大负载时的磁链减少了71.9%，并制作了原型机。使用原型机进行的实验验证表明，即使在实际机器中也可以获得可变磁通特性。