Hiroyasu Akatsuka – 道木研究室

Hiroyasu Akatsuka

名前:
赤塚 弘恭
学年/肩書:
博士課程後期課程2年
役職:
妖精さん
グループ:
モータ
趣味:
研究,統計解析,テキストマイニング
一言:
Excelで一生遊べる。

研究テーマ / Research topic

電動機のトルクリプル推定と低減 / Torque Ripple Estimation and Reduction of Motors

 

日本語版
・トルクリプル低減の必要性
・制御によるトルクリプル低減の課題
・研究成果

English ver
・Necessity of torque ripple reduction
・Problem of torque ripple reduction by control
・Research Activities

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トルクリプル低減の必要性


電動機(モータ)は地球環境問題やエネルギー問題を背景に,
これまで以上に需要が増加しており,
それに伴い,求められる性能も高くなっています。

特に,高効率化小形化は電動機の高性能化において欠かせない要素であり,
これを実現する電動機が次々と開発されています。
しかしながら,このような電動機は構造上,
トルクリプルが顕著になる傾向にあります。

トルクリプルとは,文字通りトルクの脈動成分のことであり,
これにより,モータの振動や騒音が顕著になったり
モータの制御性能の低下が懸念されます。

したがって,高性能な電動機を身近なものとして使うためには,
トルクリプルの低減が重要な課題となります。

 

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制御によるトルクリプル低減の課題


制御によってトルクリプルを低減させるためには,
トルクの情報が必要となります。

これは,トルクセンサを用いれば容易に入手することができますが,
コストや耐環境性などの観点から,
トルクセンサを用いない手法が注目されています。


一般に,トルクセンサレスでトルクリプルを低減させるためには,
リプル成分も含めたトルク推定機が必要となります。

しかしながら,トルク推定機に必要となる電動機のパラメータ
動作範囲によって顕著に変化するため,測定は困難です。

したがって,理想的なトルク推定機とは,
全動作範囲で用いることが可能な電動機のパラメータを用いないトルク推定機
といえます。本研究は,
これを実現することを目標としております。

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研究成果


赤塚 弘恭,長谷川 勝:「磁気特性の非線形性を考慮した集中巻埋込磁石同期電動機のトルクリプル推定法と低減法」,電学論 D,Vol.139,No.10,pp.890-900(2019)

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Necessity of torque ripple reduction


The demand for motors is increasing due to environmental problems and energy problems.
In addition, there is a demand for further improvement in the performance of motors.
Especially, A high efficiency and power density motor is required, and the motor has already been developed to achieve this.
This motor, however, develops much torque ripple than the other type motor, emphasizing

the mechanical vibration and the acoustic noise from the motor.
Therefore,
the torque ripple reduction necessitates to suppress the above problems, which would contribute to expand the applicable fields of these motor.

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Problem of torque ripple reduction by control


In general, it is possible to control the torque
by the torque sensor.
Problem of the cost and environmental resistance, however,
torque control without the torque sensor is required.



In general, torque ripple reduction need to implement the torque ripple estimation and the torque control.
It should be noted that, however, these parameter are varied,
which forces us to take the complicated preparation and much time consumption for the measurement of the above parameters.



Therefore,
torque estimation without parameters is ideal, and this study aims at this.

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Research Activities


H.Akatsuka and M.Hasegawa : \Torque Ripple Estimationand Reduction of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors with Concentrated Winding Considering Nonlinear-ity of Magnetization Characteristics”, IEEJ Trans. on IA,Vol.139,No.10,pp.890-900(2019)(in Japanese)


    学術論文
  • 赤塚 弘恭, 長谷川 勝,``磁気特性の非線形性を考慮した集中巻埋込磁石同期電動機のトルクリプル推定法と低減法'', 電気学会論文誌D, 2019.
    国際会議予稿
  • H. Akatsuka, M. Hasegawa, S. Doki,``Examination of Magnetization Curve Model for Torque Ripple Reduction of IPMSMs to Compensate for Magnetic Characteristics'', ICEMS2020, 2020.
  • H. Akatsuka, M. Hasegawa, S. Doki,``Torque Ripple Reduction of IPMSM Considering Compensation of Nonlinearities of Magnetic Characteristics'', IECON 2020 The 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2020.
    国内会議予稿
  • 赤塚 弘恭, 長谷川 勝, 道木慎二,``トルクリプルの主成分が高次調波成分の場合における埋込磁石同期電動機のトルクリプル推定法と低減法の評価'', 令和2年電気学会全国大会, 2020.
  • 赤塚 弘恭, 長谷川 勝, 道木慎二,``磁気特性の非線形性補償に用いるIPMSMのトルクリプル低減に適した磁化曲線の近似モデルの検討'', 令和2年半導体電力変換/モータドライブ合同研究会, 2020.
  • 赤塚 弘恭, 長谷川 勝, 道木慎二,``d−q軸磁束の非線形性を補償したIPMSMのトルクリプル低減性能向上'', 2019年電気学会産業応用部門大会, 2019.