研究活動のバックアップソース(No.15)

#author("2021-03-05T17:36:21+09:00","default:hiy","hiy")
*&size(24){スリットステータ法}; [#xa03ae0a]
#ref(http://www2.eee.nagasaki-u.ac.jp/labs/motor/file/research/Slit_Stator_Motor_Concept.jpg,right,nowrap,around,307x331,caption,スリットステータ);
SIZE(18){【概要】}

>SIZE(18){　スリットステータ法は，本研究室で提案されたモータ（特に固定子）の設計手法の１つであり，固定子鉄心にスリット状のフラックスバリアを配置するというものです．この手法により，入力電流当たりに発生するトルクの増大と，磁界の変化に起因して発生する鉄心および磁石における損失の低減を，同時に実現することができます．これまでに，12スロット10極構成の分数スロット集中巻モータにおいて，スリットの配置の仕方，スリット幅の決定方法を理論的に確立しています．右図は，12スロット10極構成の分数スロット集中巻モータにスリットステータ法を適用した場合の例（スリットステータモータ）を示しています．}

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SIZE(18){【関連発表・文献】}
-SIZE(15){崎間 修平, 横井 裕一, 樋口 剛, スリットステータモータとその特性解析, 平成28年電気学会全国大会, 5-019, Vol.5, pp.33-34, 東北大学 川内北キャンパス, 2016年3月18日.}
-SIZE(15){横井 裕一, 樋口 剛, スリットステータモータ, 第28回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム, 20A4-6, 慶應義塾大学 日吉キャンパス, 2016年5月20日.}
-SIZE(15){Y. Yokoi and T. Higuchi, Design analysis of slit stator motors, Proceedings of the 19th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS 2016), Chiba, Japan, November 13-16, 2016. ([[IEEE Xplore:https://ieeexplore.ieee.org/document/7837289]])}
-SIZE(15){橋爪 隆太, 横井 裕一, 樋口 剛, スリットステータモータのトルク特性に関する実験的検討, 平成29年電気学会産業応用部門大会, Y-88, 函館アリーナ, 2017年8月30日.}
-SIZE(15){橋爪 隆太, 横井 裕一, 樋口 剛, スリットステータモータの空間高調波による鉄損に関する一検討, 平成30年電気学会産業応用部門大会, Y-123, 横浜国立大学, 2018年8月28日.}
-SIZE(15){R. Hashizume, Y. Yokoi, and T. Higuchi A study on iron loss decomposition with respect to space harmonics in a slit stator motor, Proceedings of the 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS 2018), October 7-10, 2018.}
-SIZE(15){Y. Yokoi and T. Higuchi, Stator slitting of 12-slot 10-pole concentrated winding motors, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.54, No.5, pp.4377-4385, September/October 2018. ([[IEEE Xplore:https://ieeexplore.ieee.org/document/8382262/]], [[NAOSITE:http://naosite.lb.nagasaki-u.ac.jp/dspace/handle/10069/38876]])}
-SIZE(15){Y. Yokoi and T. Higuchi, A numerical study on core losses of a slit stator motor based on space harmonics, 電気学会 回転機研究会, RM-18-111, かごしま県民交流センター, 2018年11月7日.}
-SIZE(15){Y. Yokoi, R. Hashizume, and T. Higuchi, Design of slit width to improve space harmonic distribution in a slit stator motor, IET Electric Power Applications, Vol.13, No.8, pp.1125-1130, August 2019. ([[IET Digital Library:https://digital-library.theiet.org/content/journals/10.1049/iet-epa.2018.5289]], [[IEEE Xplore:https://ieeexplore.ieee.org/document/8791088]],[[NAOSITE:http://naosite.lb.nagasaki-u.ac.jp/dspace/handle/10069/39420]])}
-SIZE(15){池田 雄太郎, 横井 裕一, 樋口 剛, ブリッジを設けたスリットステータモータに関する一検討, 2019年電気学会産業応用部門大会, Y-107, 長崎大学, 2019年8月20日.}
-SIZE(15){Y. Ikeda, Y. Yokoi, T. Higuchi, A study on air-gap flux density distribution of bridged slit-stator motor, Proceedings of the 23rd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS 2020), Hamamatsu, Japan, November 24-27, 2020. ([[IEEE Xplore:https://ieeexplore.ieee.org/document/9291141]]).}


RIGHT:SIZE(16){（更新：2020年12月23日）}


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*&size(24){磁気飽和による磁束可変設計法}; [#zd21bfb8]

#ref(http://www2.eee.nagasaki-u.ac.jp/labs/motor/file/research/Variable_Inductance_Motor_Cocept.jpg,right,nowrap,around,367x307,caption,可変インダクタンス);
SIZE(18){【概要】}

>SIZE(18){　速度ならびにトルクに関して広い動作範囲が求められる回転機応用（例えば，電気自動車の駆動用モータ，風力発電システムの発電機）において，界磁に用いる磁石磁束を動作点に応じて調整可能な「可変磁束」という設計指針が注目されています．モータにおいて，界磁磁束が大きければ，小さな入力電流で大きなトルクを発生させます．界磁磁束が小さければ，小さな入力電圧で高速回転を実現します．また同時に，動作点に応じた界磁磁束は，運転効率を向上させます．この可変磁束は，一般的に，能動的な制御によって実現されています．これに対して，能動的な制御なしに，受動的に，可変磁束を実現する「可変漏れ磁束（Limsuwan, Kato, Akatsu, & Lorenz, IEEE Trans, Ind. Appl., 50(2), 1015-1024, 2014.）」という設計方法が提案され，注目されています．これは，動作点に応じて制御する入力電流に伴い，発生する回転子鉄心中の磁気飽和を活用して，有効な磁石磁束を調整して可変磁束を実現します．これにより，能動的な制御による損失や，それに必要な制御系あるいは機構等を削減できます．これに習い，本研究室では，分数スロット集中巻モータにおいては，固定子鉄心中に磁気飽和を誘導することにより，有効な磁石磁束を調整することができることを確認し，その設計法を提案しています．}

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SIZE(18){【関連発表・文献】}
-SIZE(15){横井 裕一, 山田 大門, 樋口 剛, 可変漏れ磁束モータの界磁磁束に対する非線形磁気特性の影響に関する一検討, 電気学会 回転機研究会 RM-17-139, ポートメッセ名古屋 (名古屋市国際展示場), 2017年11月16日.}
-SIZE(15){山田 大門, 横井 裕一, 樋口 剛, 磁気飽和を活用した集中巻構成可変速モータの一検討, 電気学会 回転機研究会 RM-18-113, かごしま県民交流センター, 2018年11月7日.}
-SIZE(15){横井 裕一, 樋口 剛, 鉄心材料の特性を考慮した集中巻モータの設計, 電気学会 全国大会 S20-3, 北海道科学大学, 2019年03月14日.}
-SIZE(15){山田 大門, 荒木 遼太, 横井 裕一, 樋口 剛, 磁気飽和を活用した集中巻構成可変磁束モータの実験的検討, 2019年電気学会産業応用部門大会 Y-108, 長崎大学, 2019年8月20日.}


RIGHT:SIZE(16){（更新：2020年08月31日）}


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*&size(24){半波整流励磁方式と可変界磁応用}; [#zd21bfb8]


SIZE(18){【概要】}

>SIZE(18){　半波整流励磁方式は，野中氏が考案した励磁方式（例えば，野中, 自励型三相同期電動機, 特許第272321号, 1958年出願.）に由来します．考案された当時は，高磁力磁石がなかったため，ブラシレス同期モータを実現する画期的な励磁方式でした．励磁とは界磁電流を供給することです．この励磁方式はブラシとスリップリングを介さないブラシレス構成で実現できるため，回転に伴い生じるブラシとスリップリングの摩耗を考慮する必要がありません．その原理は，固定子の励磁巻線と回転子の界磁巻線をそれぞれトランスの1次巻線と2次巻線に見立て，励磁電流により界磁巻線に起電力を誘導し，界磁巻線にダイオードを挿入することで発生する界磁電流の流れを抑制して一定の界磁磁束を発生させるというものです．その後登場した高磁力磁石に取って代わられましたが，速度ならびにトルクに関して広い動作範囲が求められる回転機応用（例えば，電気自動車の駆動用モータ，風力発電システムの発電機）において，界磁磁束（界磁電流）を動作点に応じて調整可能な「可変界磁」という設計指針が注目される中で，この励磁方式の価値が見直されています．考案者である野中氏の流れを汲む本研究室では，旧小山，樋口研究室の時代から継続してこの励磁方式を研究しています．現在は，主に電気自動車駆動用モータと風力発電システムの発電機への応用を目指しています．特に，電気自動車駆動用モータの応用においては，本コースの阿部研究室と浜崎・大道研究室と共同で研究開発を進めています．}

~

SIZE(18){【関連発表・文献】}
-SIZE(15){京 慎平, 横井 裕一, 樋口 剛, 半波整流可変界磁発電機の瞬時推定法を用いた最大電力点追従制御に関する検討, 電気学会 回転機研究会 RM-19-126, 北見経済センター, 2019年10月16日.}
-SIZE(15){前田 広大, 横井 裕一, 樋口 剛, 半波整流可変界磁モータの励磁電流波形に関する検討, 2020年度電気・情報関係学会九州支部連合大会 01-2P-04, オンライン（九州産業大学）, 2020年9月27日.}



RIGHT:SIZE(16){（更新：2021年03月05日）}


#clear


//SIZE(18){【概要】}


~

*&size(24){回転振子型波力発電}; [#xb2a056e]
//#ref(http://133.45.112.165/labs/motor/file/research/Wave-Powered_Pendulum_Generator_2015-03-11.jpg,nowrap,around,360x240,caption,造波水路での実験の様子);
SIZE(18){　太陽光や風力による発電が注目されている中，長崎大学では地域とともに海洋エネルギーの研究開発に力を入れています．この研究では，新しい海洋エネルギー利用の１つとして回転振子型波力発電方式を提案し，実用化に向けて研究開発を行っています．この方式は，「カチカチクラッカー」と呼ばれるおもちゃの機構を応用して，波の上下方向の運動を振子の回転運動に変換し，振子に取り付けた発電機をまわすことで，電気を生み出すというものです．単純な機構ですが，その運動は非常に複雑です．発電量を最大にする電気系ならではの研究課題だけでなく，振子の運動の把握や制御という機械系の研究課題に対しても取り組んでいます．}
RIGHT:SIZE(16){（2016年06月20日）}
#clear

//*研究テーマ（作成中） [#d8a46168]
//#ref(http://www.eee.nagasaki-u.ac.jp/~pec/higuchi-lab/web/files/research/Research_Topics.doc)
//樋口研究室では，回転機
//高性能永久磁石の材料であるレアアースの価格高騰や資源枯渇に備えた脱レアアースの次世代モータ・発電機の開発とエネルギー問題や地球温暖化問題に対応するための高効率モータの開発，風力発電用新型発電機の開発をメインテーマに行っています．


//#br
//#br
//#br
//***4相セグメント構造スイッチトリラクタンス(SR)モータ [#g78821f3]
//セグメント構造スイッチトリラクタンス(SR)モータでは，励磁切り替え時のトルクが小さく，大幅な平均トルク増加に伴いトルク脈動が大きくなるという問題があります.そこで，セグメント構造SRMを多相化することで同時に複数の相を励磁することが可能となり，励磁切り替え時のトルク不足を補う，トルク脈動低減法が考えられました。入力相数を4相としたときにトルク脈動が最小かつ平均トルクが最大であることから，4相セグメント構造スイッチトリラクタンス(SR)モータを提案しました.現在，さらなるトルク脈動低減，高効率化に向けて研究を進めています.

//#ref(http://www2.eee.nagasaki-u.ac.jp/labs/motor/files/event/2014-03-18/4SRMoutline.jpg,wrap,around,380x300);
//#ref(http://www2.eee.nagasaki-u.ac.jp/labs/motor/files/event/2014-03-18/4SRMexperimentalmodel.jpg,wrap,430x300);

//#br
//#br
//#br
//*セグメント構造スイッチトリラクタンス(SR)発電機 [#qe78f853]
//レアアースレスでブラシとスリップリングを必要としないスイッチトリラクタンス電動機(Switched Reluctance Motor：SRM）を発電機として利用するスイッチトリラクタンス発電機(Switched Reluctance Generator：SRG) を提案しました．
//SRGは構造が簡単で堅牢，厳しい環境下でも使用可能，保守が容易，高速回転に適する，回転子銅損が無いため高効率が期待されるなどの利点があります．現在は高出力，高効率を目標に研究を進めています．

//#ref(http://www2.eee.nagasaki-u.ac.jp/labs/motor/files/event/2014-03-27/SRGrotor.jpg,wrap,around,150x250);
//#ref(http://www2.eee.nagasaki-u.ac.jp/labs/motor/files/event/2014-03-27/SRGstator.jpg,wrap,250x250);
//#br
//#br
//#br



//***超高速永久磁石同期モータ・発電機の開発 [#l6fba621]
//自動車のターボチャージャーやエネルギーの高効率利用を目的としたガスタービン発電と給湯を組み合わせたコージェネレータシステムで応用するために，24万rpmという世界最速クラスの小型・超高速モータ・発電機及びその駆動システムを開発しています．
//写真は5kWの実験機ですが，超高速モータは煙草の箱と同じくらい小さくなります．

//***自起動形永久磁石モータの開発 [#e521378b]
//永久磁石同期モータと誘導モータの中間的な特性を持つ，自起動形永久磁石モータを新たに考案し，開発を進めています．


//***不等間隔スロット巻線モータ [#z41fdfe5]
//本研究では，通常等間隔に配置する固定子スロットの間隔を不等間隔に配置する不等間隔スロット巻線を用い，脈動トルクの低減を図ります．不等間隔スロット巻線を施すことにより電機子巻線の作る起磁力分布に自由度を持たせることができ，等間隔スロット巻線より任意の起磁力分布の生成が可能となる．これにより，起磁力分布の高調波成分を除去し脈動トルクの低減が望めます．現在，整数スロットにおける不等間隔スロット巻線の有効性を実験から観測した．今後は，分数スロットに対する不等間隔スロット巻線の有効性について研究を進めていきます．



//*リニアモータに関する研究 [#m0b6ec0c]
//***リニア誘導モータの最適設計に関する研究 [#yded7677]
//東京の大江戸線や福岡の七隅線など新しい地下鉄では，トンネルの断面積を小さくし，さらに，急勾配，急カーブを走行可能なリニアモータ地下鉄が採用されています．
//本研究室ではリニア誘導モータの設計に関する研究を行ってきました．
//例えば，日本地下鉄協会との共同研究で，効率向上のための最適設計に関する研究を行いました．

//***半波整流自励方式リニア同期モータの開発に関する研究 [#v524d185]
//写真は本研究室で試作した半波整流自励方式リニア同期モータです．
//左下図のように普通の同期モータの界磁巻線をダイオードで短絡し，右下図のように電機子側に励磁電流Af(t)sinωtと推力電流Itcosωtを重畳したiaを流すことにより推進します．
//永久磁石を使わないため安価で弱め界磁も簡単に行える特長があります．



//*&size(24){電動機・発電機の設計理論に関する基礎研究（作成中）}; [#r95f593a]
//SIZE(18){　一般的に，電動機・発電機の研究開発はその用途を限定して進めていきます．これは，電動機・発電機が製品として私たちの身近なものとなった現代において，その基本的な設計，製造，利用に関わる技術は成熟したものであると考えられているからです．その一方で，その設計には，経験則から常識として認識されているものの，理論的な裏付けがないような部分があります．この研究では，この常識にとらわれずに理論的な視点から，電動機・発電機の用途を限定しない基本的な設計を見直すことを目的に，電動機・発電機の新しい設計を検討しています．}



//- [[樋口研・阿部研2010年度]]
//***セグメント構造リニアSRモータの開発に関する研究 [#y165259a]
//「セグメント構造ＳＲモータ」で紹介した，セグメント構造SRモータの原理を使った新型リニアモータの研究も行っています．
//#splitbody{{
//#split(width=99%)
//*セグメント構造スイッチトリラクタンス（SR）モータ [#u9dbbc12]
//レアアースを使わない電気自動車や家電製品用の次世代のモータとして，新型セグメント構造SRモータを提案し実用化に向けて研究しています．SRモータは，簡単な構造でトルクが大きく堅牢という特長を有しています．提案するセグメント構造の回転子(下図)は，アルミブロックにセグメント鉄心を埋め込んだ構造で，従来のSRモータと比べてトルクが4割程度大きく，振動や騒音が小さくなります．
//#ref(http://www2.eee.nagasaki-u.ac.jp/labs/motor/image/inner-type_rotor.jpg,wrap,330x248)
//#split(width=1%)
//}}
//&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;回転子
//#br
//#br
//#br
//***デュアルロータセグメント構造スイッチトリラクタンス(SR)モータ [#n6cf888c]
//下図のような回転子が固定子の内と外にあるデュアルロータタイプを提案し，最先端の研究開発を進めています．
//#ref(http://www2.eee.nagasaki-u.ac.jp/labs/motor/image/3D-SRM.jpg,wrap,331x354)
//&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;&emsp;解析モデル
//#br
//#br
//#br
//***方向性電磁鋼板を用いたセグメント構造(SR)モータ [#n2f7933a]


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