成果報告書詳細
管理番号20140000000249
タイトル平成23年度-平成25年度成果報告書 省エネルギー革新技術開発事業 先導研究 汎用誘導機に置き換え可能なインバータ内蔵高性能SRモータの研究開発
公開日2014/6/24
報告書年度2011 - 2013
委託先名学校法人芝浦工業大学 国立大学法人岐阜大学 独立行政法人国立高等専門学校機構北九州高等専門学校 住友ベークライト株式会社
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約 本開発では、汎用誘導機に置き換え可能なインバータ内蔵高効率SRモータの開発を行った。汎用誘導機は数百Wから数十kWまで幅広い容量で使用されているが、本開発では実用化時に幅広い容量に対応できる基礎技術の開発を目的に5kWのSRモータでの開発を行った。委託業務期間において、以下の項目(ア)-(エ)に示すとおり低鉄損・高トルクを目的とした鉄心の開発、SRモータで問題となる振動の抑制、ならびに高効率を実現する制御方法の開発、インバータコスト低減を目的としたクラスタインバータの開発といった構成部品・要素の研究開発および開発した要素部品を組み合わせて試作を行い、基礎技術を確立し、汎用誘導機に十分置き換え可能な性能を得ることができた。

(ア)低鉄損高トルク鉄心の開発
(イ)低振動SRモータの高効率駆動制御法の開発
(ウ)クラスタインバータの実現と方向性電磁鋼板SRモータの開発
(エ)クラスタインバータ用放熱およびパッケージ素材(樹脂等)および実装技術の開発

(ア)では、磁気特性ならびにトルク測定装置を開発し、薄板方向性電磁鋼板の諸特性を測定、ステータの形状や磁化容易方向の角度を工夫することで高効率高トルクを実現するモータ設計指針を確立した。
(イ)では、SRモータに特化したベクトル制御手法を開発し、直流オフセットをもった正弦波電流を通電することで5kW SRモータにおいて大幅な振動低減を実現した。
(ウ)では、(ア)で開発した方向性電磁鋼板を用いた5kW SRモータを開発し、またモータ上に開発した低コストクラスタインバータを実装して機電一体モータを実現し、インバータ込の駆動効率向上を実現した。
(エ)では、クラスタインバータに適したチップ部封止材料とインバータ基板材料を開発し、モータ上への実装方法を確立した。
英文要約 Some Inverter integrated high efficiency Switched Reluctance machines were developed in this project, these machined were aimed to replace for the general used Induction Motor. In this development, a 5kW machine is especially focused since the developed some techniques can adapt various power capacity machines. The following 4 themes were selected.

A) Development of an electrical steel sheet to realize high torque density and low iron loss density.
In this development, a new measuring equipment to measure the reluctance torque was developed for the electrical steel sheet. The stator teeth shape and the oriented angle of the grain oriented steel sheet were optimized. From these results, the design method of SR motor to realize high torque density and high efficiency were established.

B) Development of high efficiency low vibration control technique.
In this development, a new vector control method especially for SR motor was developed. The control can add the sinusoidal current with DC offset, this smooth current characteristic could reduce the vibration of the motor.

C) Development of SR motor which uses grain oriented steel sheet, and development of a clustering H bridge inverter.
Some SR motors which used grain oriented steel sheet developed by A) were tested. The developed clustering H bridge inverters were integrated on this machine. The high efficiency motor driving system was realized.

D) Development of inverter integration method and development of new resin for the clustering H bridge inverter.
In this development, a new resin which was optimized for the clustering inverter was developed. By using this resin, the integration method between the motor and the inverter was established.

By using these developed techniques as listed above, the basic technologies to realize high efficiency, low vibration and low cost SR motor were established. The characteristics of the developed SR machine are enough to replace the general used 5kW induction motor.
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