エアギャップ磁束密度の高調波成分に着目した多相MATRIX モータのトルク増大方法の検討

摘要

近年，環境問題への関心の高まりから，誘導機よりも高効率かつ高出力密度という利点を有する永久磁石同期モータ(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor) が注目されている。PMSMの制御方法として，ベクトル制御が広く用いられている。従来のベクトル制御は，磁石磁束およびインダクタンスの空間分布を正弦波状であると仮定し，磁束の微分値つまり誘起電圧と同一波形の正弦波電流を通電することによりトルクを得る制御法である。しかしながら，実際のPMSMの磁束分布は空間高調波を含hでいるため，正弦波状に分布していない。したがって，鎖交磁束の基本波成分のみに着目しているベクトル制御では，高調波成分を含めた全ての鎖交磁束を最大限に活用できないという問題がある。また，負のd軸電流を通電することで誘起電圧を低減する弱め磁束制御は，リラクタンストルクを活用できる埋め込み磁石型永久磁石同期モータ(IPMSM:Interior PermanentMagnet Synchronous Motor)の高速回転時において有用な制御方法である。しかしながら，弱め磁束制御時には磁束密度の基本波成分は打ち消される一方，磁束密度の高調波成分が増加することが知られている。以上を踏まえ，従来のベクトル制御では使用されていなかった磁束の高調波成分を有効的に活用することにより，正弦波駆動時よりも高トルクおよび高効率での駆動が期待されている。