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設計技術シリーズ

省エネモータの原理と設計法
~永久磁石同期モータの基礎から設計・制御まで~

著者: 森本茂雄氏(大阪府立大学)
真田雅之氏(大阪府立大学)
価格: 3,400円(本体)+税
判型: A5
ページ数: 244 ページ
ISBN: 978-4-904774-09-0
発売日: 2013/6/22
- 書籍紹介 -
省エネモータの開発・設計に携わる研究者・技術者へ。
本書は、PMSM(永久磁石同期モータ)を中心に基礎事項や現場で生きる実践的な内容を網羅しているので、スムーズに技術を習得できます。
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  • 次世代アクチュエータ原理と設計法
  • モータの騒音・振動と対策設計法
  • 家電用モータのベクトル制御と高効率運転法

【著者紹介】

森本茂雄(もりもと しげお)
1984年 大阪府立大学大学院工学研究科電気工学専攻博士前期課程修了、1990年 工学博士、現在 大阪府立大学大学院工学研究科電気・情報系専攻教授 主としてモータの設計と制御に関する教育と研究に従事
※本書での主な執筆担当:第1章~第4章
真田雅之(さなだ まさゆき)
1994年 大阪府立大学大学院工学研究科電気工学専攻博士後期程修了、1994年 博士(工学)、現在 大阪府立大学大学院工学研究科電気・情報系専攻准教授 主としてモータの設計と磁界解析に関する教育と研究に従事
※本書での主な執筆担当:第5章~第7章

【目次】

第1章 PMSMの基礎知識

  1. 1 はじめに
  2. 2 永久磁石同期モータの概要
    1. 2-1 モータの分類と特徴
    2. 2-2 代表的なモータの特性比較
  3. 3 固定子の基本構造と回転磁界
  4. 4 回転子の基本構造と突極性
  5. 5 トルク発生原理

第2章 PMSM の数学モデル

  1. 1 はじめに
  2. 2 座標変換の基礎
    1. 2-1 座標変換とは
    2. 2-2 座標変換行列
  3. 3 静止座標系のモデル
    1. 3-1 三相静止座標系のモデル
    2. 3-2 二相静止座標系(α-β 座標系)のモデル
  4. 4 d-q 座標系のモデル
  5. 5 制御対象としてのPMSM モデル
    1. 5-1 電気系モデル
    2. 5-2 電気-機械エネルギー変換
    3. 5-3 機械系

第3章 電流ベクトル制御法

  1. 1 はじめに
  2. 2 電流ベクトル平面上の特性曲線
  3. 3 電流位相と諸特性
    1. 3-1 電流一定時の電流位相制御特性
    2. 3-2 トルク一定時の電流位相制御特性
    3. 3-3 電流位相制御特性のまとめ
  4. 4 電流ベクトル制御法
    1. 4-1 最大トルク/電流制御
    2. 4-2 最大トルク/磁束制御(最大トルク/誘起電圧制御)
    3. 4-3 弱め磁束制御
    4. 4-4 最大効率制御
    5. 4-5 力率1制御
    6. 4-6 電流ベクトルと三相交流電流の関係
  5. 5 インバータ容量を考慮した制御法
    1. 5-1 電流ベクトルの制約
    2. 5-2 電圧・電流制限下での電流ベクトル制御
    3. 5-3 電圧・電流制限下での最大出力制御

第4章 PMSM のドライブシステム

  1. 1 はじめに
  2. 2 基本システム構成
  3. 3 電流制御
    1. 3-1 非干渉化
    2. 3-2 非干渉電流フィードバック制御
    3. 3-3 電流制御システム
      1. 3-3-1 電流検出と座標変換
      2. 3-3-2 電圧指令値の作成
  4. 4 トルク・速度・位置の制御
    1. 4-1 トルクの制御
    2. 4-2 速度・位置の制御
  5. 5 電圧の制御
    1. 5-1 電圧形PWM インバータ
    2. 5-2 電圧利用率を向上する変調方式
    3. 5-3 デッドタイムの影響と補償
  6. 6 ドライブシステムの全体構成
  7. 7 モータ定数の測定法
    1. 7-1 電機子抵抗の測定
    2. 7-2 電機子鎖交磁束の測定
    3. 7-3 d,q 軸インダクタンスの測定
      1. 7-3-1 停止状態での測定
      2. 7-3-2 実運転状態での測定

第5章 PMSM 設計の基礎

  1. 1 はじめに
  2. 2 永久磁石・電磁鋼板
    1. 2-1 永久磁石
      1. 2-1-1 希土類磁石とその特徴
      2. 2-1-2 フェライト磁石とその特徴
    2. 2-2 永久磁石の不可逆減磁
      1. 2-2-1 永久磁石の熱減磁
      2. 2-2-2 永久磁石の反磁界による減磁
    3. 2-3 電磁鋼板
    4. 2-4 モータへの適用時における特有の事項
  3. 3 実際の固定子巻線構造
    1. 3-1 分布巻方式
    2. 3-2 集中巻(短節集中巻)方式
    3. 3-3 分数スロット、極数の組み合わせ
  4. 4 実際の回転子構造
    1. 4-1 永久磁石配置
      1. 4-1-1 横埋込形
      2. 4-1-2 縦埋込形
      3. 4-1-3 V字形
    2. 4-2 フラックスバリア
    3. 4-3 スキュー

第6章 PMSM の解析法

  1. 1 はじめに
  2. 2 磁気回路と電磁気学的基本事項
  3. 3 パーミアンス法
  4. 4 有限要素法
    1. 4-1 有限要素法の概要
    2. 4-2 ポストプロセスにおける諸量の計算
  5. 5 基本特性算出法
  6. 6 モータ定数算出法
    1. 6-1 d 軸位置と永久磁石の電機子鎖交磁束Ψa
    2. 6-2 インダクタンス
  7. 7 S-T 特性計算法
    1. 7-1 基底速度以下
    2. 7-2 基底速度以上(弱め磁束制御)
    3. 7-3 基底速度以上(最大トルク/磁束制御)
    4. 7-4 鉄損の考慮
    5. 7-5 効率の計算

第7章 PMSM の設計法

  1. 1 はじめに
  2. 2 設計のプロセス
  3. 3 設計の具体例1(SPMSM の場合)
    1. 3-1 設計仕様
    2. 3-2 設計手順
  4. 4 設計の具体例2(IPMSM の場合)
    1. 4-1 設計仕様
    2. 4-2 設計手順
  5. 5 回転子構造と特性
    1. 5-1 磁石埋込方法
    2. 5-2 埋込深さ
    3. 5-3 磁石層数
    4. 5-4 フラックスバリアの影響
  6. 6 脱レアアースモータ設計
  7. 7 コギングトルク・トルクリプル低減設計
    1. 7-1 フラックスバリア非対称化
    2. 7-2 異種ロータ構造の合成
  8. 索引

【参考文献】

  • 電気学会:「基礎電気機器学」,電気学会,1984年
  • 電気学会:「電気機器学」,電気学会,1985年
  • 武田洋次,松井信行,森本茂雄,本田幸夫:「埋込磁石同期モータの設計と制御」,オーム社,2001年
  • 電気学会:「基礎電気機器学」,電気学会,1984年
  • 電気学会:「電気機器学」,電気学会,1985年
  • 杉本英彦,小山正人,玉井伸三:「ACサーボシステムの理論と設計の実際」,総合電子出版社,1990年
  • モータ技術実用ハンドブック編集委員会:「モータ技術実用ハンドブック」,日刊工業新聞社,2001年
  • 武田洋次,松井信行,森本茂雄,本田幸夫:「埋込磁石同期モータの設計と制御」,オーム社,2001年
  • 曽根悟,松井信行,堀洋一編:「モータの事典」,朝倉書店,2007年
  • モータ技術実用ハンドブック編集委員会:「モータ技術実用ハンドブック」,日刊工業新聞社,2001年
  • 武田洋次,松井信行,森本茂雄,本田幸夫:「埋込磁石同期モータの設計と制御」,オーム社,2001年
  • 曽根悟,松井信行,堀洋一編:「モータの事典」,朝倉書店,2007年
  • 松瀬貢規:「電動機制御工学―可変速ドライブの基礎」,電気学会,2007年
  • 金東海:「現代電気機器理論」,電気学会,2010年
  • 杉本英彦,小山正人,玉井伸三:「ACサーボシステムの理論と設計の実際」,総合電子出版社,1990年
  • 堀洋一,大西公平:「制御工学の基礎」,丸善,1997年
  • 谷口勝則:「PWM電力変換システム―パワーエレクトロニクスの基礎」,共立出版,2007年
  • 百目鬼英雄:「電動モータドライブの基礎と応用」,技術評論社,2010年
  • 森本雅之編著:「パワーエレクトロニクス」,オーム社,2010年
  • 信越化学工業(株):「希土類磁石の基礎」,http://www.shinetsu-rare-earth-magnet.jp/design/
  • 信越化学工業(株):「製品情報(磁石)」,http://www.shinetsu-rare-earth-magnet.jp/products/
  • 日立金属(株):「製品情報(マグネット)」,http://www.hitachi-metals. co.jp/prod/prod03/prod03.html
  • JFEスチール(株):「製品情報」,http://www.jfe-steel.co.jp/products/denji/index.html
  • 新日鐵住金(株):「製品情報(電磁鋼板)」,http://www.nssmc.com/product/sheet/magnetic_sheet.html/
  • 日本工業規格:JIS C 2550-1(2011),JIS C 2556(1996)
  • 難波江章,金東海,高橋勲,仲村節男,山田速敏:「電気機器学」,電気学会,1985年
  • 広瀬敬一:「電機設計概論(第三次改訂版)」,電気学会,1951年
  • 末松安晴:「電磁気学」,共立出版,1973年
  • 中田高義,高橋則雄:「電気工学の有限要素法」,森北出版,1986年
  • 竹山説三:「電磁気学現象理論」,丸善,1949年
  • 宮入庄太:「最新電気機器学」,丸善,1979年
  • 武田洋次,松井信行,森本茂雄,本田幸夫:「埋込磁石同期モータの設計と制御」,オーム社,2001年
  • 広瀬敬一:「電機設計概論(第三次改訂版)」,電気学会,1951年
  • 武田洋次,松井信行,森本茂雄,本田幸夫:「埋込磁石同期モータの設計と制御」,オーム社,2001年
  • 大熊繁監修:「脱・省レアアースモータ」,トリケップス,2011年

【口コミ】

  • 設計で煮詰まっていたので内容を見ずに即購入。どうせ理論的なことを書いてるんだろうな、と過度な期待はせずに読んでみたが、すごく現場で使える内容だった。(業界:家電、職種:モータ設計、年齢:31、性別:男)
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