第 3 章 シミュレーション
3.3 減磁診断
44
45
・V/f一定制御における物理量
各負荷について健全機の値を基準として減磁機の値との差を求めることで減 磁診断を行った。表3.4にV/f一定制御での電流の減磁診断結果を示す。軽負荷 時では健全機＜減磁機となり，減磁の判別はできるが減磁量の診断は不可能で ある。表3.5にV/f一定制御での電圧の減磁診断結果を示す。電圧は健全機と減 磁機で差が出ないため減磁診断は不可能である。したがって，V/f一定制御では，
電流を用いることで減磁機の判別が可能である。
Table.3.4. Failure diagnosis of stator current under V/f control Load R-2.5% [%] R-5.0% [%] R-7.5% [%]
0% 19.6 40.4 61.5
10% 9.13 30.8 57.3
20% -0.602 2.08 5.18
30% -2.83 -3.45 -2.64
Table.3.5. Failure diagnosis of stator voltage under V/f control Load R-2.5% [%] R-5.0% [%] R-7.5% [%]
0% -0.206 -0.403 -0.498
10% 0.147 0.498 0.817
20% -0.117 -0.249 -0.327
30% 0.166 0.231 0.243
46
・ベクトル制御における物理量
各負荷について健全機の値を基準として減磁機の値との差を求めることで減 磁診断を行った。表3.6に相電流の減磁診断結果を示す。負荷時から重負荷時に おいて健全機＜減磁機となり，その差は磁石の減少量と同等であるから減磁量 の診断が可能である。表 3.7 に q 軸電流の減磁診断結果を示す。相電流と同様 に負荷時から重負荷時において減磁診断可能である。表3.8に電圧の減磁診断結 果を示す。無負荷時では健全機＞減磁機となり，その差は磁石の減少量と同等 であるから，減磁診断可能である。健全機＝減磁機となる負荷の時では減磁診 断は不可能である。それら以外の負荷時では差は磁石の減少量と異なるが，減 磁機の判別は可能である。表3.9に入力の減磁診断結果を示す。負荷時から重負 荷時では健全機＜減磁機となり，その差は磁石の減少量と異なるが，減磁機の 判別は可能である。表3.10に力率の減磁診断結果を示す。負荷時から重負荷時 では健全機＞減磁機となり，減磁機の判別は可能である。
Table.3.6. Failure diagnosis of stator current under vector control Load R-2.5% [%] R-5.0% [%] R-7.5% [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 1.05 3.09 6.88
20% 3.13 4.91 8.55
30% 2.78 5.11 7.47
40% 2.53 5.17 8.42
50% 2.32 4.46 7.43
60% 3.19 5.66 8.28
70% 2.43 5.64 7.80
80% 3.18 5.44 8.48
90% 2.42 5.20 8.20
100% 2.46 5.20 8.08
47
Table.3.7. Failure diagnosis of q-axis current under vector control Load R-2.5% [%] R-5.0% [%] R-7.5% [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 2.21 4.63 7.35
20% 2.16 4.88 7.80
30% 2.53 4.92 7.72
40% 2.40 4.93 7.78
50% 2.07 4.65 7.22
60% 2.55 4.81 7.51
70% 2.42 5.25 7.83
80% 2.65 5.30 8.05
90% 2.40 5.09 7.98
100% 2.49 5.15 7.91
Table.3.8. Failure diagnosis of stator voltage under vector control Load R-2.5% [%] R-5.0% [%] R-7.5% [%]
0% -2.25 -4.85 -7.15
10% -2.41 -4.61 -6.62
20% -1.68 -3.53 -5.04
30% -1.12 -2.48 -3.82
40% -0.715 -1.46 -1.92
50% -0.505 -0.872 -0.988
60% 0.389 0.397 0.603
70% 0.379 1.22 1.60
80% 1.13 1.91 2.96
90% 0.938 2.21 3.59
100% 1.16 2.65 4.34
48
Table.3.9. Failure diagnosis of input power under vector control Load R-2.5% [%] R-5.0% [%] R-7.5% [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.048 0.147 0.234
20% 0.134 0.286 0.458
30% 0.215 0.429 0.676
40% 0.265 0.557 0.893
50% 0.294 0.660 1.04
60% 0.422 0.800 1.27
70% 0.458 1.01 1.53
80% 0.573 1.16 1.79
90% 0.575 1.24 1.97
100% 0.661 1.39 2.16
Table.3.10. Failure diagnosis of power factor under vector control Load R-2.5% [%] R-5.0% [%] R-7.5% [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.174 0.296 0.133
20% -0.0837 -0.858 -1.68
30% -1.10 -1.74 -2.87
40% -1.32 -2.63 -4.30
50% -1.13 -2.98 -4.66
60% -2.24 -3.90 -6.11
70% -2.34 -5.12 -7.42
80% -2.92 -5.65 -8.39
90% -2.70 -5.69 -8.79
100% -2.99 -6.07 -9.09
49
・dq軸インダクタンスが異なるモータの物理量
表3.11と表3.12にdq軸インダクタンスが異なるモータのq軸電流の減磁診 断結果を示す。dq軸インダクタンスが異なる場合も負荷時から重負荷時におい て減磁診断可能である。表3.13と表3.14に電圧の減磁診断結果を示す。無負荷 時においてはdq軸インダクタンスが異なる場合も減磁診断が可能である。負荷 時においてはdq軸インダクタンスによって電圧特性が変化するため，健全機＝
減磁機となり減磁の判別が不可能な負荷の大きさも変化するが，その点以外で あれば減磁の判別は可能である。表3.15と表3.16に入力の減磁診断結果を示す。
負荷時から重負荷時では健全機＜減磁機となり，減磁機の判別は可能である。
表3.17と表3.18に力率の減磁診断結果を示す。負荷時から重負荷時では健全機
＞減磁機となり，減磁機の判別は可能である。
Table.3.11. Failure diagnosis of q-axis current of motor with different dq-axis inductances under vector control
Load L+20% (R-2.5%) [%]
L+20% (R-5.0%) [%]
L+20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 2.05 4.52 7.32
20% 2.49 4.19 6.24
30% 1.82 5.42 8.41
40% 2.77 4.77 8.02
50% 2.45 5.16 7.49
60% 2.37 4.12 7.45
70% 2.55 4.56 7.76
80% 2.45 5.16 8.98
90% 2.45 4.80 7.48
100% 2.45 4.80 7.48
50
Table.3.12. Failure diagnosis of q-axis current of motor with different dq-axis inductances under vector control
Load L-20% (R-2.5%) [%]
L-20% (R-5.0%) [%]
L-20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 2.44 5.58 7.82
20% 2.20 4.30 7.15
30% 1.96 4.08 6.65
40% 2.08 4.47 7.61
50% 2.74 5.01 8.47
60% 2.05 4.74 7.02
70% 2.54 4.58 7.49
80% 2.22 4.51 7.65
90% 2.11 4.75 7.30
100% 2.15 4.82 7.71
Table.3.13. Failure diagnosis of stator voltage of motor with different dq-axis inductances under vector control
Load L+20% (R-2.5%) [%]
L+20% (R-5.0%) [%]
L+20% (R-7.5%) [%]
0% -1.73 -4.43 -7.24
10% -2.62 -4.17 -6.52
20% -1.82 -3.77 -5.63
30% -1.57 -1.70 -2.56
40% -0.310 -1.23 -1.26
50% -0.0353 0.298 0.387
60% 0.614 0.483 1.47
70% 0.820 1.48 2.96
80% 1.20 2.51 3.80
90% 1.15 2.91 4.32
100% 1.67 3.93 5.68
51
Table.3.14. Failure diagnosis of stator voltage of motor with different dq-axis inductances under vector control
Load L-20% (R-2.5%) [%]
L-20% (R-5.0%) [%]
L-20% (R-7.5%) [%]
0% -3.06 -4.81 -7.76
10% -2.36 -4.05 -6.87
20% -1.88 -4.15 -5.85
30% -1.46 -3.25 -5.52
40% -1.24 -2.43 -3.16
50% -0.617 -1.34 -1.83
60% -0.490 -1.10 -1.86
70% 0.342 -0.283 -0.135
80% -0.0767 -0.0717 0.464
90% -0.195 0.557 1.19
100% 0.196 1.41 2.58
Table.3.15. Failure diagnosis of input power of motor with different dq-axis inductances under vector control
Load L+20% (R-2.5%) [%]
L+20% (R-5.0%) [%]
L+20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.0605 0.0818 0.220
20% 0.173 0.278 0.473
30% 0.198 0.437 0.711
40% 0.292 0.495 0.855
50% 0.313 0.674 0.991
60% 0.365 0.634 1.14
70% 0.433 0.782 1.35
80% 0.476 1.03 1.84
90% 0.755 1.52 2.32
100% 1.05 2.05 3.10
52
Table.3.16. Failure diagnosis of input power of motor with different dq-axis inductances under vector control
Load L-20% (R-2.5%) [%]
L-20% (R-5.0%) [%]
L-20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.0861 0.0527 0.271
20% 0.146 0.291 0.447
30% 0.201 0.407 0.648
40% 0.249 0.513 0.857
50% 0.346 0.690 1.15
60% 0.336 0.771 1.17
70% 0.456 0.850 1.40
80% 0.460 0.945 1.62
90% 0.474 1.09 1.69
100% 0.536 1.19 1.97
Table.3.17. Failure diagnosis of power factor of motor with different dq-axis inductances under vector control
Load L+20% (R-2.5%) [%]
L+20% (R-5.0%) [%]
L+20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.080 -0.100 -0.0100
20% -0.678 -0.240 -0.0104
30% -0.181 -3.11 -4.79
40% -2.24 -3.14 -5.79
50% -2.19 -4.59 -6.34
60% -2.36 -3.72 -7.30
70% -3.05 -5.04 -8.62
80% -3.01 -6.25 -10.8
90% -4.18 -7.92 -11.6
100% -5.73 -10.0 -15.6
53
Table.3.18. Failure diagnosis of power factor of motor with different dq-axis inductances under vector control
Load L-20% (R-2.5%) [%]
L-20% (R-5.0%) [%]
L-20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.120 -0.330 0.0500
20% 0.00 0.173 -0.285
30% 0.0315 -0.0315 -0.566
40% -0.418 -1.20 -2.94
50% -1.81 -2.67 -5.16
60% -1.00 -2.87 -4.01
70% -2.02 -3.17 -5.48
80% -1.80 -3.58 -6.41
90% -1.82 -4.28 -6.53
100% -2.04 -4.74 -7.56
54
・磁束鎖交数が異なるモータの物理量
表 3.19 と表 3.20 に磁束鎖交数が異なるモータの q 軸電流の減磁診断結果を示 す。負荷時から重負荷時において減磁診断可能である。表3.21と表3.22に電圧 の減磁診断結果を示す。dq軸インダクタンスが異なるモータと同様に無負荷時 において減磁診断可能であり，負荷時においては健全機＝減磁機となる負荷以 外では減磁の判別が可能である。表3.23と表3.24に入力の減磁診断結果を示す。
負荷時から重負荷時では健全機＜減磁機となり，減磁機の判別は可能である。
表3.25と表3.26に力率の減磁診断結果を示す。負荷時から重負荷時では健全機
＞減磁機となり，減磁機の判別は可能である。
Table.3.19. Failure diagnosis of q-axis current of motor with different flux linkages under vector control
Load 𝛷+20% (R-2.5%) [%]
𝛷+20% (R-5.0%) [%]
𝛷+20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 1.67 4.13 7.05
20% 2.33 5.00 7.78
30% 2.08 4.70 7.66
40% 2.42 4.92 7.59
50% 2.77 5.07 7.95
60% 2.43 4.81 7.63
70% 1.89 4.72 7.50
80% 2.45 4.87 7.84
90% 2.08 4.49 7.72
100% 2.76 5.32 8.32
55
Table.3.20. Failure diagnosis of q-axis current of motor with different flux linkages under vector control
Load 𝛷-20% (R-2.5%) [%]
𝛷-20% (R-5.0%) [%]
𝛷-20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 2.94 4.72 7.42
20% 2.00 4.42 6.72
30% 2.00 4.44 7.49
40% 2.67 5.06 8.26
50% 2.90 4.87 7.20
60% 2.04 4.43 6.73
70% 1.93 4.74 7.60
80% 2.36 5.68 9.17
90% 2.27 5.00 7.92
100% 2.27 5.00 7.92
Table.3.21. Failure diagnosis of stator voltage of motor with different flux linkages under vector control
Load 𝛷+20% (R-2.5%) [%]
𝛷+20% (R-5.0%) [%]
𝛷+20% (R-7.5%) [%]
0% -2.18 -4.72 -7.03
10% -3.12 -5.18 -6.98
20% -1.79 -3.73 -5.83
30% -1.87 -3.68 -5.13
40% -1.69 -3.14 -4.31
50% -0.506 -2.21 -2.87
60% -0.461 -1.49 -1.82
70% -0.872 -1.24 -1.03
80% -0.027 -0.25 0.0253
90% 0.125 0.303 0.796
100% 0.405 0.951 1.40
56
Table.3.22. Failure diagnosis of stator voltage of motor with different flux linkages under vector control
Load 𝛷-20% (R-2.5%) [%]
𝛷-20% (R-5.0%) [%]
𝛷-20% (R-7.5%) [%]
0% -1.96 -4.22 -7.35
10% -1.39 -2.90 -5.02
20% -1.48 -3.32 -4.75
30% -0.385 -1.40 -1.31
40% 1.43 0.962 1.85
50% 1.03 1.59 1.77
60% 0.687 2.08 3.03
70% 0.859 2.60 4.23
80% 1.36 3.75 6.36
90% 1.59 4.11 6.82
100% 1.75 4.31 7.04
Table.3.23. Failure diagnosis of input power of motor with different flux linkages under vector control
Load 𝛷+20% (R-2.5%) [%]
𝛷+20% (R-5.0%) [%]
𝛷+20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.157 0.263 0.185
20% 0.104 0.186 0.331
30% 0.144 0.298 0.465
40% 0.178 0.356 0.608
50% 0.253 0.474 0.756
60% 0.261 0.547 0.861
70% 0.229 0.606 0.975
80% 0.352 0.709 1.16
90% 0.344 0.735 1.26
100% 0.484 0.950 1.51
57
Table.3.24. Failure diagnosis of input power of motor with different flux linkages under vector control
Load 𝛷-20% (R-2.5%) [%]
𝛷-20% (R-5.0%) [%]
𝛷-20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.060 0.210 0.256
20% 0.219 0.405 0.523
30% 0.261 0.528 0.904
40% 0.453 0.830 1.38
50% 0.567 0.981 1.47
60% 0.468 1.04 1.61
70% 0.516 1.25 2.04
80% 0.702 1.74 2.86
90% 1.35 2.63 4.19
100% 1.65 3.23 4.08
Table.3.25. Failure diagnosis of power factor of motor with different flux linkages under vector control
Load 𝛷+20% (R-2.5%) [%]
𝛷+20% (R-5.0%) [%]
𝛷+20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.100 0.0802 0.170
20% -0.172 -0.58 -0.869
30% 0.00 -0.634 -1.56
40% -0.838 -1.61 -2.40
50% -1.64 -2.38 -3.88
60% -1.42 -2.57 -4.29
70% -0.876 -3.01 -4.96
80% -1.95 -3.74 -6.18
90% -1.61 -3.60 -6.67
100% -2.84 -5.18 -8.07
58
Table.3.26. Failure diagnosis of power factor of motor with different flux linkages under vector control
Load 𝛷-20% (R-2.5%) [%]
𝛷-20% (R-5.0%) [%]
𝛷-20% (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% -0.531 -0.230 -0.471
20% -0.345 -1.08 -1.69
30% -0.939 -2.44 -4.61
40% -2.52 -4.48 -7.44
50% -3.29 -5.00 -7.15
60% -2.12 -4.91 -7.34
70% -2.28 -5.75 -9.07
80% -3.09 -7.32 -11.4
90% -5.04 -9.14 -13.5
100% -4.38 -9.94 -15.5
59
・突極比が異なるモータの物理量
表 3.27 と表 3.28 に磁束鎖交数が異なるモータの q 軸電流の減磁診断結果を 示す。他の定数が異なる場合と同様に負荷時から重負荷時において減磁診断可 能である。表3.29と表3.30に電圧の減磁診断結果を示す。無負荷時において減 磁診断可能であり，負荷時においては健全機＝減磁機となる負荷以外では減磁 機の判別が可能である。表3.31と表3.32に入力の減磁診断結果を示す。負荷時 から重負荷時では健全機＜減磁機となり，減磁機の判別は可能である。表 3.33 と表3.34に力率の減磁診断結果を示す。負荷時から重負荷時では健全機＞減磁 機となり，減磁機の判別は可能である。
Table.3.27. Failure diagnosis of q-axis current of motor with different saliency ratio under vector control
Load Lq/Ld=3.53 (R-2.5%) [%]
Lq/Ld=3.53 (R-5.0%) [%]
Lq/Ld=3.53 (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 2.58 5.07 7.79
20% 1.89 4.73 6.51
30% 2.60 4.58 7.53
40% 2.13 4.88 7.07
50% 2.19 4.80 7.66
60% 2.36 5.00 7.56
70% 2.08 4.35 6.82
80% 2.89 5.39 8.00
90% 2.42 4.91 7.47
100% 2.32 4.86 7.47
60
Table.3.28. Failure diagnosis of q-axis current of motor with different saliency ratio under vector control
Load Lq/Ld=1 (R-2.5%) [%]
Lq/Ld=1 (R-5.0%) [%]
Lq/Ld=1 (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 2.36 4.88 7.61
20% 2.35 4.89 7.60
30% 2.35 4.87 7.63
40% 2.36 4.90 7.62
50% 2.35 4.89 7.61
60% 2.35 4.89 7.61
70% 2.35 4.89 7.61
80% 2.35 4.89 7.61
90% 2.35 4.89 7.61
100% 2.35 4.89 7.61
Table.3.29. Failure diagnosis of stator voltage of motor with different saliency ratio under vector control
Load Lq/Ld=3.53 (R-2.5%) [%]
Lq/Ld=3.53 (R-5.0%) [%]
Lq/Ld=3.53 (R-7.5%) [%]
0% -2.56 -4.14 -7.12
10% -2.39 -4.39 -6.49
20% -2.48 -3.84 -5.67
30% -0.50 -2.04 -2.98
40% -0.807 -1.34 -2.09
50% -0.263 -0.234 0.407
60% 0.169 1.021 1.44
70% 0.568 0.74 1.65
80% 1.32 2.47 3.55
90% 1.66 3.43 5.69
100% 2.12 4.06 6.11
61
Table.3.30. Failure diagnosis of stator voltage of motor with different saliency ratio under vector control
Load Lq/Ld=1(R-2.5%) [%]
Lq/Ld=1 (R-5.0%) [%]
Lq/Ld=1 (R-7.5%) [%]
0% -1.78 -4.57 -7.51
10% -1.98 -4.76 -7.18
20% -3.04 -4.11 -7.48
30% -1.30 -3.36 -4.90
40% -1.72 -3.04 -4.05
50% -1.14 -1.83 -2.57
60% -1.25 -1.36 -2.04
70% -0.390 -0.766 -0.930
80% 0.447 0.339 0.101
90% 0.0627 0.47 0.56
100% 0.722 1.14 1.87
Table.3.31. Failure diagnosis of input power of motor with different saliency ratio under vector control
Load Lq/Ld=3.53 (R-2.5%) [%]
Lq/Ld=3.53 (R-5.0%) [%]
Lq/Ld=3.53 (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.0106 0.237 0.247
20% 0.175 0.243 0.448
30% 0.287 0.360 0.672
40% 0.167 0.491 0.725
50% 0.301 0.627 1.01
60% 0.338 0.794 1.18
70% 0.342 0.761 1.22
80% 0.537 1.07 1.58
90% 0.698 1.48 2.42
100% 0.954 1.94 3.42
62
Table.3.32. Failure diagnosis of input power of motor with different saliency ratio under vector control
Load Lq/Ld=1 (R-2.5%) [%]
Lq/Ld=1(R-5.0%) [%]
Lq/Ld=1(R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.042 0.150 0.231
20% 0.220 0.362 0.550
30% 0.190 0.406 0.703
40% 0.269 0.560 0.887
50% 0.326 0.680 1.07
60% 0.384 0.801 1.27
70% 0.433 0.914 1.45
80% 0.499 1.04 1.65
90% 0.555 1.15 1.82
100% 0.600 1.25 1.98
Table.3.33. Failure diagnosis of power factor of motor with different saliency ratio under vector control
Load Lq/Ld=3.53 (R-2.5%) [%]
Lq/Ld=3.53 (R-5.0%) [%]
Lq/Ld=3.53 (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% -0.0900 -0.0400 -0.130
20% 0.0827 -0.879 -0.434
30% -1.16 -1.63 -3.04
40% -1.20 -3.02 -4.05
50% -1.65 -3.75 -6.09
60% -2.20 -4.60 -6.88
70% -2.11 -4.35 -6.80
80% -3.49 -6.19 -9.00
90% -2.85 -5.95 -9.67
100% -4.38 -6.73 -10.6
63
Table.3.34. Failure diagnosis of power factor of motor with different saliency ratio under vector control
Load Lq/Ld=1 (R-2.5%) [%]
Lq/Ld=1(R-5.0%) [%]
Lq/Ld=1 (R-7.5%) [%]
0% 0.00 0.00 0.00
10% 0.171 0.171 0.231
20% 0.698 0.475 0.597
30% -0.750 -0.875 -1.05
40% -0.812 -1.47 -2.11
50% -0.779 -2.37 -3.62
60% -1.25 -2.89 -4.23
70% -1.68 -3.26 -5.22
80% -1.69 -3.60 -5.62
90% -1.83 -3.93 -6.04
100% -2.10 -4.36 -7.01
以上，ベクトル制御下の定数の異なるモータへの減磁診断結果より，定数の 異なるモータに対しても電流と無負荷時の電圧を用いることで減磁量の診断が 可能であることが明らかになった。また，入力と力率を用いることで減磁機の 判別が可能であることが明らかになった。
64