第1部 制御と設計による可変速SRモータの低振動・低騒音化技術

(2016年7月26日 10:30〜12:10)

　レアアース材の価格高騰・供給不安の問題から、レアアースフリーモータの1種であるスイッチトリラクタンスモータ (SRモータ) が、近年、再注目を集めている。レアアースフリーモータながら、サイズ・効率という点ではIPMSMと遜色ない特長を有するが、大きな課題の1つがその振動・運転音である。
　本講座では、SRモータの振動・騒音発生要因を述べ、その中でもSRモータの独特の制御に起因する振動・騒音の低減方法として、制御による手法 (二段階転流法) 、構造による手法 (ロータ極形状設計) を紹介し、種々の実試験・解析シミュレーションにより、その効果について紹介する。

1. SRモータとは
2. SRモータの振動・騒音発生要因
   1. 電磁的各種要因
   2. 電磁加振力と固有振動と回転数の関係
   3. 転流時のステータ振動発生メカニズム
   4. 騒音発生メカニズム
3. 二段階転流法によるステータ振動・騒音低減
   1. 二段階転流法とは
   2. シングルパルス駆動への二段階転流法の適用
   3. PWM駆動への二段階転流法の適用
4. ロータ極形状による振動・騒音低減
   1. 二段階転流法の成立要件
   2. 高速回転時に転流タイミング以前に発生する振動の考察
   3. ロータ極形状設計による転流タイミング以前の加振力抑制
5. まとめ
• 質疑応答

第2部 SRモータの電流制御技術と駆動システムの高性能化

(2016年7月26日 13:00〜14:40)

　スイッチトリラクタンスモータ (SRM) は、回転原理が従来の直流モータやACサーボモータなどとは根本的に異なり、永久磁石を使わないモータです。このモータは非線形性が強く制御が難しいモータですが、磁石材料の価格暴騰や資源の枯渇という大問題がある従来のモータに代替する有力候補です。
　本セミナーでは、SRMの基本として、構造と回転原理およびこれに起因する問題点を説明します。次に、SRMの電流制御について、その留意点・課題および現在の技術開発内容をわかりやすく解説します。

1. SRMの原理
   1. 基本の構造
   2. 回転原理とリラクタンストルク
   3. 数式モデル
2. SRMの非線形性に起因する課題
   1. 振動と騒音
   2. トルク脈動
3. SRMの電源回路 (駆動回路)
   1. 基本回路
   2. 瞬時電流制御法
      • 方形波電流制御方式
      • PWM電流制御方式
4. 電源回路制御による回転特性の改善事例
   1. トルク脈動改善法の基本方法の事例
   2. 駆動回路方式改善事例
• 質疑応答

第3部 SRモータのセンサレスロータ位置検出手法

(2016年7月26日 14:50〜16:30)

　SRモータは構造が単純で高回転運転に向いています。しかし、同期型モータであるために、ロータ位置の検出が必要です。このため、ロータ位置のセンサレス手法が多く提案されています。ロータ位置をセンサレスで検出する際、駆動電流の影響を避けるために様々な手法が提案されていますが、なかなか困難な問題です。
　本講座では、原理的に駆動用電流の影響をほとんど受けないセンサレスロータ位置検出手法を説明します。静電型と磁気型の2種類の解説をします。また、これらの展開として考えられるセンサレスロータ位置検出手法の可能性について述べます。

1. はじめに 自己紹介、SRMとの縁など
2. スイッチトリラクタンスモータについて
   1. トルクの発生原理の概略
   2. 磁化曲線からのトルク計算の概要
3. 交流理論から見たときのSRM
   • 回転によるインダクタンス、相互インダクタンス、突極間静電容量等の変化
4. センサレス化の先行研究
   1. パッシブ型とアクティブ型
   2. 従来技術の問題点
5. 静電型センサレスロータ位置検出方法
   1. 突極間静電容量の変化
   2. 信号結合回路
   3. 絶対角度の推定
   4. 共振による検出感度の増加
   5. 実験とシミュレーション結果
   6. 信号電流によるトルク
   7. 起電圧による信号電流への干渉
   8. 駆動電流との非干渉性の評価
6. 磁気型センサレスロータ位置検出方法
   1. 自己インダクタンスと相互インダクタンスの変化
   2. 信号の送受信
   3. 信号電流によるトルク
   4. 起電圧による信号電流への干渉
   5. 駆動電流との非干渉性の評価
   6. シミュレーションと実験結果
   7. 並列接続型SRMへの対応
7. 他のセンサレスロータ位置検出方法の可能性
   1. シャフトへの信号結合
   2. 磁化曲線からの推定
   3. 静電磁界の空間変調方式の応用の可能性
8. まとめ
• 質疑応答