高周波成分に対するスロット高調波

- 28 -

ト構造の誘導機を対象に検討されているが^(77)～(79)，漏れ磁束飽和突極性を検出し得る重畳信 号レベルについては検討されていない。

また，回転子スロット構造に対するスロット高調波の影響については，閉スロット構造 の場合，回転子鉄心と回転子導体バーとの透磁率の違いにより回転子スロット分のリプル が生ずる。半閉スロット構造の場合は透磁率の違いに加え，回転子スロット開口部による 固定子-回転子間におけるエアギャップの違いにより回転子スロット分のリプルが生じ，閉 スロット構造の回転子より一層変化が大きくなる。そのため，信号重畳を行う方法におい ても比較的スロット高調波を得やすい半閉スロット構造の誘導機を対象に検討しており

(97)(98)，閉スロット構造におけるスロット高調波成分を強める重畳信号レベルの検討に関す

る報告は見当たらない。スロット高調波が重畳信号レベルにより変化するならば閉スロッ ト構造の誘導機での速度推定性能の改善に繋がることが予想される。

- 29 -

: Main flux saturation : Leakage flux saturation

Ψ torque-axis

flux-axis Current Density

Flux Density d -axis stator

winding

q -axis stator

winding

(a) Distribution of current - flux density and location of saturated parts

torque-axis

flux-axis

leak

Z



Z



main

Z



main

Z



Impedance locus for main flux saturation Impedance locus for

leakage flux saturation

Z

Z

(b) Impedance locus for main and leakage flux saturation Fig. 2.3. Schematic of saturated condition at no-load for IM.

- 30 -

Rotor Rotor slot Stator slot Air gap High frequency

component flux

F lux De ns it y

B

B

B

B

Rotor angle

d -axis

q -axis

d -axis stator

winding

q -axis stator

winding

: Flux density change by rotor slot at fundamental : Flux density change by rotor slot at high frequency

Stator

Fig. 2.4. Schematic of flux density change caused by rotor slot at high frequency voltage signal injection.

- 31 - Time [sec]

Current [A]Amplitude [A]

Frequency [Hz]

FFT

Current [A]

Time [sec]

Amplitude [A]

Frequency [Hz]

FFT

(a) d^e-axis current at rotor speed 0.5[Hz] (b) q^e-axis current at rotor speed 0.5[Hz]

Amplitude [A] Amplitude [A]

(c) Frequency component of d^e-axis current (d) Frequency component of q^e-axis current at each rotor speed at each rotor speed

Fig. 2.5. Effect of slot harmonics included in d^e-q^e axis stator current at fundamental.

- 32 -

成分のd^e-q^e軸一次電流へのスロット高調波の影響を検討した結果をFig. 2.5に示す。Fig. 2.5

（a）及び（b）は回転速度0.5[Hz]（30[rpm]）におけるd^e軸及びq^e軸の一次電流と FFT解 析結果を示しており，同図（c）及び（d）は回転速度0.5[Hz]（30[rpm]），0.4167[Hz]（25[rpm]）， 0.3333[Hz]（20[rpm]）及び0.25[Hz]（15[rpm]）におけるFFT解析結果を示している。Fig. 2.5

（a）及び（b）より，基本波成分の d^e-q^e軸一次電流にリプルが含まれており，そのリプル の周波数成分は 14[Hz]であることが分かる。また，Fig. 2.5（c）及び（d）より，回転速度 を変化させた場合においても，各回転速度で14[Hz]，11.7[Hz]，9.33[Hz]及び7[Hz]のリプル が含まれていることが分かる。このリプルは各回転速度において28倍の周波数成分である ことからスロット高調波成分である。これより，閉スロット構造の回転子においても基本 波成分のd^e-q^e軸一次電流にスロット高調波が含まれることが分かった。Fig. 2.4では，さら に d^e軸上に高周波信号を重畳した場合に表皮効果によって高周波磁束が回転子表面に集中 し，その高周波成分が回転子スロットの影響を受けることを示している。本章では，閉ス ロット構造の誘導機を対象として，上述の軸上に高周波信号を重畳した場合において回転 子スロットの影響を強める重畳信号レベルに関してインピーダンスを評価することにより 実験的に検討する。次節以降に検討方法，実験条件及び検討結果を示す。