JP3345990B2 - Calculation method and display method of secondary current of induction motor - Google Patents
Calculation method and display method of secondary current of induction motorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機の回転子巻
線に発生する二次電流に係り、特に誘導電動機の機内磁
場を数値的に解析することにより二次電流を算出する誘
導電動機の二次電流算出方法および表示方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary current generated in a rotor winding of an induction motor, and more particularly to an induction motor for calculating a secondary current by numerically analyzing an in-machine magnetic field of the induction motor. The present invention relates to a secondary current calculation method and a display method.
【0002】[0002]
【従来の技術】誘導電動機における二次電流を、機内磁
場を微小時間ステップごとに数値的に解析することにか
ら誘導電流として算出した例としては、「Induction Mo
tor Analysis by Time-Stepping Techniques、IEEE Tra
ns. on Magnetics、Vol.24、No.1(1988)」、「有限要
素法による単相誘導電動機の磁界及び諸特性の解析、電
気学会論文誌D、Vol.107、pp1236 (1987)」がある。こ
れらは機内磁場を有限要素法により数値解析し、さらに
微小時間ステップごとに算出したベクトルポテンシャル
の時間差分により二次電流を非定常解析する手法を採っ
ている。2. Description of the Related Art As an example of calculating a secondary current in an induction motor as an induction current by numerically analyzing an in-machine magnetic field at each minute time step, an example of an induction motor is described as "Induction Mo."
tor Analysis by Time-Stepping Techniques, IEEE Tra
ns. on Magnetics, Vol. 24, No. 1 (1988) "," Analysis of Magnetic Fields and Characteristics of Single-Phase Induction Motors by Finite Element Method, IEEJ Transactions D, Vol. 107, pp. 1236 (1987) " is there. These methods employ a technique of numerically analyzing the in-machine magnetic field by a finite element method, and further performing an unsteady analysis of a secondary current based on a time difference between vector potentials calculated for each minute time step.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、前者は二次電流の1周期にわたる波形を計算する場
合、前記論文中で著者自身が述べているように、莫大な
計算機処理時間,データを格納するメモリ,計算機利用
費が必要となる。これは、誘導電動機における二次電流
の時間周期が、一次電流周期の数十倍から数百倍になる
ためであり、磁場解析に必要な微小時間ステップ数が莫
大になるためである。一方、後者は微小時間ステップの
時間間隔を前者に比べ長く設定し二次電流を算出してい
るが、固定子巻線の相配置およびスロット開口部の影響
によって発生する比較的高次の高調波成分までは考慮で
きないため精度的に不十分であり、特に高調波成分が問
題とされる場合には適用不能になるという不具合があ
る。In the above prior art, when calculating the waveform over one cycle of the secondary current, the former requires an enormous amount of computer processing time and data as described by the author himself in the article. It requires memory to store and computer usage costs. This is because the time period of the secondary current in the induction motor becomes several tens to several hundred times the primary current period, and the number of minute time steps required for the magnetic field analysis becomes enormous. On the other hand, in the latter, the secondary current is calculated by setting the time interval of the minute time step longer than in the former, but relatively higher-order harmonics generated by the influence of the phase arrangement of the stator winding and the slot opening are used. Since the components cannot be considered, the accuracy is insufficient. In particular, there is a problem that the application becomes inapplicable when a harmonic component is a problem.
【0004】本発明は以上の点に鑑みなされたものであ
り、二次電流時間周期以下の磁場解析による二次電流算
出結果から二次電流の1周期分を算出することにより、
計算時間とメモリを従来に比べ格段に少なくし、しか
も、高調波成分まで考慮した高精度な誘導電動機の二次
電流算出方法および表示方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above points, and by calculating one cycle of the secondary current from the result of the calculation of the secondary current by the magnetic field analysis of the secondary current time cycle or less,
It is an object of the present invention to provide a method for calculating a secondary current of an induction motor and a method for displaying the same with high accuracy, taking into account even higher harmonic components, while making the calculation time and memory much smaller than in the past.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的は、誘導電動機
の二次巻線に流れる二次電流の算出方法および表示方法
において、うず電流の発生する場および移動境界条件に
て物体の移動が考慮できる磁場解析手段と、該磁場解析
手段から該二次電流を抽出する手段と、該二次電流抽出
手段により抽出した前記各二次巻線に流れる各該二次電
流から時間と位置および位相を考慮し該二次電流を算出
する手段からなる二次電流の算出方法、ならびに該算出
方法から時間と二次電流量を表示するようにしたことを
特徴とする誘導電動機の二次電流表示方法、さらには、
算出された二次電流量を高調波分析し表示することによ
って達せられる。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for calculating and displaying a secondary current flowing through a secondary winding of an induction motor, in which a movement of an object is considered in a field where an eddy current occurs and a moving boundary condition. Magnetic field analyzing means, means for extracting the secondary current from the magnetic field analyzing means, and time, position and phase from each secondary current flowing through each of the secondary windings extracted by the secondary current extracting means. A secondary current calculation method comprising a means for calculating the secondary current taking into account, and a secondary current display method for an induction motor, characterized in that time and a secondary current amount are displayed from the calculation method, Moreover,
This is achieved by harmonic analysis and display of the calculated amount of secondary current.
【0006】上記手段においては、誘導電動機の二次電
流をうず電流、すなわち誘導電流として離散的に算出す
る誘導電動機の二次電流算出法および表示方法におい
て、磁場解析上の回転子のすべりsを、一次電流時間周
期の倍数ns(ns:整数)、解析対象機2極当りの回転子
スロット数Ns2(2p)(Ns2(2p):整数)、ns倍の該一次
電流時間周期の間に固定子巻線の生成する磁場の同期速
度から遅れて回転した回転子スロット数N2tl(N2tl:
整数)から、 s=N2tl/(ns・Ns2(2p)) なる関係で表し、前記磁場解析時刻間の時間量を少なく
とも一次電流時間周期のns 倍になるように設定し、該
解析時刻間の各該回転子巻線に発生した各前記二次電流
を前記回転子スロットの移動状態に合わせて時系列に合
成して該二次電流の1周期分を算出および表示するよう
にすればよい。In the above-mentioned means, in the secondary current calculation method and the display method of the induction motor for discretely calculating the secondary current of the induction motor as an eddy current, that is, an induction current, the slip s of the rotor in the magnetic field analysis is calculated. , A multiple of the primary current time period n s (n s : integer), the number of rotor slots N s2 (2p) per two poles of the machine to be analyzed (N s2 (2p) : integer), and the primary current time times n s The number of rotor slots N 2tl (N 2tl) rotated behind the synchronous speed of the magnetic field generated by the stator winding during the cycle.
Integer), s = represents N 2tl / (n s · N s2 (2p)) becomes the relationship, to set the amount of time between the magnetic field analysis time so that n s times of at least the primary current time period, the Each of the secondary currents generated in each of the rotor windings during the analysis time is synthesized in time series in accordance with the moving state of the rotor slot, and one cycle of the secondary current is calculated and displayed. do it.
【0007】[0007]
【作用】上記のように、磁場解析手段と、該磁場解析手
段から二次電流を抽出する手段と、該二次電流抽出手段
により抽出した前記各二次巻線に流れる各該二次電流か
ら時間と位置および位相を考慮し該二次電流を算出する
手段により、従来より格段に短時間で、しかも高精度に
誘導電動機の二次電流を算出できる。さらに、該算出方
法により得られた二次電流の算出結果を、時間と二次電
流量について表示することにより、的確に該二次電流算
出結果を確認することができる。加えて、該二次電流算
出結果を高調波分析することで、より高精度に二次電流
算出結果を評価できる。As described above, the magnetic field analyzing means, the means for extracting the secondary current from the magnetic field analyzing means, and the secondary current flowing through each of the secondary windings extracted by the secondary current extracting means are used. By means for calculating the secondary current in consideration of time, position and phase, it is possible to calculate the secondary current of the induction motor in a much shorter time and with higher accuracy than in the past. Further, by displaying the calculation result of the secondary current obtained by the calculation method with respect to the time and the amount of the secondary current, it is possible to accurately confirm the calculation result of the secondary current. In addition, by performing harmonic analysis on the secondary current calculation result, the secondary current calculation result can be evaluated with higher accuracy.
【0008】[0008]
【実施例】本発明の一実施例を以下、図面を用いて説明
する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0009】一般に、誘導電動機の機内磁場解析におい
て、磁場解析の解析開始時刻と解析終了時刻で決定され
る解析周期をTa (単位:秒)、2極当たりの回転子スロ
ット数をNs2(2p) とし、回転子が電気角で2π/N
s2(2p)(電気角で表した1スロットピッチ)のnr 倍回
転したとすれば次の関係式が成り立つ。[0009] In general, machine magnetic field analysis of the induction motor, the analysis start time and the analysis end time analysis period determined by the T a of magnetic field analysis (in seconds), the number of rotor slots per two poles N s2 ( 2p) and the rotor is 2π / N in electrical angle.
Assuming that the rotation is n r times s2 (2p) (one slot pitch expressed in electrical angle), the following relational expression holds.
【0010】 2π(1−s)Ta=nr・2π/Ns2(2p) …(数1) これより、解析可能なすべりsは解析周期Taと回転倍
数nrによって決定され、固定子座標系でみた磁気的な
状態が厳密に等しくなるまで(磁場の対象性が現われる
まで)の時間周期が、磁場解析の1周期になる。この磁
場の対象性は、かご形回転子では1バーピッチ毎に、巻
線形回転子では巻線の相帯ピッチ毎に現われる。このた
め (1)式のTaとnrは整数のみ許容される。ここで、磁
場解析上の回転子のすべりsを、一次電流時間周期T
s(単位:秒)の倍数ns、解析対象機2極当たりの回転子
スロット数Ns2(2p)、ns倍の 一次電流時間周期の間に
前記固定子巻線の生成する磁場の同期速度から遅れて回
転した回転子スロット数N2tlから書き改めると次式の
ようにおくことができる。2π (1−s) T a = n r · 2π / N s2 (2p) (Equation 1) From this, the slip s that can be analyzed is determined by the analysis cycle Ta and the rotation multiple n r , and is fixed. The time period until the magnetic state in the child coordinate system becomes strictly equal (until the symmetry of the magnetic field appears) is one period of the magnetic field analysis. The symmetry of the magnetic field appears at every 1 bar pitch in the cage rotor, and at every phase band pitch of the winding in the wound rotor. Therefore, Ta and nr in the expression (1) can be only integers. Here, the slip s of the rotor in the magnetic field analysis is represented by the primary current time period T
a multiple of s (unit: second) n s , the number of rotor slots per two poles of the machine to be analyzed N s2 (2p) , and a synchronization of the magnetic field generated by the stator winding during the primary current time period of ns times When rewritten from the number N 2tl of rotor slots rotated with a delay from the speed, the following equation can be obtained.
【0011】 s=N2tl/(ns・Ns2(2p)) …(数2) 数2式の関係を利用することにより、二次電流の基本波
成分であるすべり周波数1周期分を磁場解析時間周期と
して設定せず、一次電流時間周期Tsのns倍という短い
解析時間周期の設定で、すべり周波数1周期分の解析が
できる。これを図2の例で示す。S = N 2tl / (n s · N s2 (2p) ) (Equation 2) By using the relationship of Equation 2, one cycle of the slip frequency, which is the fundamental wave component of the secondary current, is applied to the magnetic field. without setting the analysis time period, in a short analysis time period set as n s times the primary current time period T s, can analyze the slip frequency one period. This is shown in the example of FIG.
【0012】図2は、本発明の一実施例を示す誘導電動
機の二次電流算出過程の説明図であり、解析対象となる
誘導電動機断面を二次元でモデル化し、機内磁場を有限
要素法で数値解析し、回転子の移動を考慮することによ
り、二次電流を算出する場合を示している。同図は、4
極のかご形機における回転子(バー数:16本)が、一次
電流の1周期Ts 毎に1バーピッチずつ遅れて回転する
非同期運転状態を示している。この運転状態に対する磁
場解析で空間領域の周期性が1/2断面のモデル化にて
満足されるものとすると、すべりsは数2式からs=1
/8=12.5%となる。そこで、この磁場解析から、
バー電流(二次電流)のすべり周波数1周期にわたる波
形を得る場合を考える。FIG. 2 is an explanatory view of a process of calculating a secondary current of an induction motor according to an embodiment of the present invention. The cross section of the induction motor to be analyzed is modeled in two dimensions, and the in-machine magnetic field is determined by a finite element method. A case is shown in which a secondary current is calculated by performing a numerical analysis and considering the movement of the rotor. The figure shows 4
Rotor at the pole of the cage form machine (count bar: 16) show the asynchronous operating condition that rotates with a delay by one Bapitchi every cycle T s of the primary current. Assuming that the periodicity of the space region is satisfied by the modeling of the 断面 section in the magnetic field analysis for this operation state, the slip s is given by
/8=12.5%. So, from this magnetic field analysis,
Consider a case where a waveform over one cycle of the slip frequency of the bar current (secondary current) is obtained.
【0013】まず時刻tがt=0において、各バー電流
の空間分布は図2(1)に示すように離散的に得ることが
できる。ここで、同図における各回転子バー12にθ=
0から2π方向へそれぞれ1→8,1′→8′の番号を
付ける。次に、t=0→Tsにおいてバー12の#1に
注目すれば、#1はt=Ts の時点で同期状態から1バ
ーピッチ遅れてt=0の時に#8があった位置へと移動
する(図2(2))。さらにt=2Ts の時点ではt=0
の時に#7があった位置へと移動する(図2(3))。そ
の他のバー12についても同様で、Ts毎に絶対位置が
1バーピッチずつ遅れていく。以下、あるバー12が一
次電流時間周期Ts の何倍かを経てt=0の位置に戻る
までがすべり周波数の1周期となる。First, when the time t is t = 0, the spatial distribution of each bar current can be obtained discretely as shown in FIG. Here, each rotor bar 12 in FIG.
Numbers are assigned from 0 to 2π in the direction of 1 → 8, 1 ′ → 8 ′, respectively. Then, if attention to # 1 of the bar 12 at t = 0 → T s, # 1 is to a position where there is # 8 when t = 0 with a delay of one Bapitchi from the synchronization state at time t = T s Move (Fig. 2 (2)). T = 0 at the time of further t = 2T s
It moves to the position where # 7 was at the time of (FIG. 2 (3)). The same applies to the other bars 12, the absolute position for each T s is gradually delayed by 1 Bapitchi. Hereinafter, bars 12 is one period of the slip frequency to return to the position of t = 0 through some multiple of the primary current time period T s.
【0014】ところで、バー12の#1がt=0→Ts
で、t=0における#8があった位置へ移動したとき、
固定子と回転子間の相対的な位置関係は2つの時点で等
しいため、機内磁場は全く同一になる。これより、t=
0におけるバー12の#8とt=Ts におけるバー12
の#1は電流値が等しくなるといえる。これは他のバー
12についても同様である。By the way, # 1 of the bar 12 is t = 0 → T s
When moving to the position where # 8 at t = 0 was,
Since the relative positional relationship between the stator and the rotor is equal at the two points in time, the in-plane magnetic field is exactly the same. From this, t =
# 8 of bar 12 at 0 and bar 12 at t = T s
It can be said that the current value # 1 is equal. This is the same for the other bars 12.
【0015】よって、バー12の#1におけるすべり周
波数1周期にわたる電流波形は、図2(4)に示すよう
に、t=0→Tsにわたるバー12の#1における電流
波形を初期値とし、各バー12のt=0→Ts における
電流値を#1→#8→#7→…→#2と#1の移動過程
をたどり合成すれば厳密に得られることになる。[0015] Thus, the slip frequency one period over current waveform in # 1 of the bar 12, as shown in FIG. 2 (4), the current waveform in # 1 of the bar 12 over t = 0 → T s as the initial value, the current value at t = 0 → T s of each bar 12 # 1 → # becomes 8 → # 7 → ... → # 2 strictly obtained that if # traces the first transfer process synthesis.
【0016】図1は、本発明の一実施例を示す誘導電動
機の二次電流算出アルゴリズムを示したもので、図2で
示した二次電流の算出過程を一般化して表したものであ
る。同アルゴリズムは、解析対象機の要素分割データを
ステップ1で入力し、ステップ2で、同要素分割データ
に対して磁場解析をする回転子のすべりを数2式により
決定する。次にステップ3で、図2の説明で述べた機内
磁場の周期性を満足する一次電流時間周期Tsのns倍と
なる解析時間周期を解析終了時刻TEND(単位:秒)
として設定する。この場合、解析開始時刻TSTART(単
位:秒)は0となるようにあらかじめ設定しておく。こ
こで、TSTARTは必ずしも0でなくともよい。そして、t
=0→TEND間の解析時間刻み数、すなわち解析終了
ステップSENDを設定する。ステップ4は、ステップ
1で入力した要素分割データを、ステップ3で設定した
解析時間および解析ステップ分だけ繰り返す計算ループ
を表し、所定の繰り返し処理が行われた後に、ステップ
7へと処理を変更させる。ステップ4の計算ループ内に
あるステップ5は、ステップ1で入力した要素分割デー
タの微小要素を構成する節点ごとに数値解析によりベク
トルポテンシャルを算出する処理部分である。また、ス
テップ6はステップ5にて算出したベクトルポテンシャ
ルと1解析ステップ前のベクトルポテンシャルから回転
子巻線に発生する二次電流をベクトルポテンシャルの時
間差分から計算する部分である。以上のステップ1〜6
が磁場解析手段の概略となる。FIG. 1 shows an algorithm for calculating a secondary current of an induction motor according to one embodiment of the present invention, and shows a generalized calculation process of the secondary current shown in FIG. In this algorithm, the element division data of the machine to be analyzed is input in step 1, and in step 2, the slip of the rotor for performing the magnetic field analysis on the element division data is determined by equation (2). Next, in step 3, an analysis time period that is n s times the primary current time period T s that satisfies the periodicity of the in-machine magnetic field described in the description of FIG. 2 is set to an analysis end time TEND (unit: second).
Set as In this case, the analysis start time TSTART (unit: second) is set in advance to be 0. Here, TSTART does not necessarily have to be 0. And t
The number of analysis time steps between = 0 and TEND, that is, an analysis end step SEND is set. Step 4 represents a calculation loop in which the element division data input in step 1 is repeated for the analysis time and the analysis steps set in step 3, and the processing is changed to step 7 after predetermined repetition processing is performed. . Step 5 in the calculation loop of Step 4 is a processing portion for calculating a vector potential by numerical analysis for each node constituting a minute element of the element division data input in Step 1. Step 6 is a part for calculating the secondary current generated in the rotor winding from the vector potential calculated in step 5 and the vector potential one analysis step before from the time difference of the vector potential. Steps 1-6 above
Is an outline of the magnetic field analysis means.
【0017】ステップ4にて磁場解析を所定の解析ステ
ップ数だけ実行したと判断されると、ステップ7へと処
理が変更になる。このステップ7は解析した各解析ステ
ップごとのベクトルポテンシャル、二次電流である回転
子巻線電流を磁気ディスク等の出力装置へ抽出して出力
する部分である。If it is determined in step 4 that the magnetic field analysis has been performed for a predetermined number of analysis steps, the processing is changed to step 7. This step 7 is a part for extracting and outputting the rotor potential, which is the vector potential and the secondary current, for each analyzed step to an output device such as a magnetic disk.
【0018】以上の計算結果を元にステップ8では数2
式のN2tl で決定される図2で示したような回転子スロ
ットの移動過程を算出し、最終的にステップ9にて各回
転子巻線の二次電流波形をステップ8の算出結果を元に
時系列で合成する。そして、合成された該二次電流デー
タは、図には記載していないが、時間と二次電流量を表
示する表示部へと転送され表示される。一方、得られた
二次電流波形を高調波分析する手段は、ステップ9の終
了後に実行すれば良い。In step 8 based on the above calculation results,
The movement process of the rotor slot as shown in FIG. 2 determined by N 2tl in the equation is calculated, and finally in step 9 the secondary current waveform of each rotor winding is calculated based on the calculation result in step 8. In time series. Then, although not shown, the synthesized secondary current data is transferred to and displayed on a display unit for displaying time and a secondary current amount. On the other hand, means for performing harmonic analysis on the obtained secondary current waveform may be executed after step 9 is completed.
【0019】図3は本発明の一実施例による二次電流波
形の算出結果すなわち表示結果である。同図は三相4
極,出力55kW,2極当たりの回転子スロット数N
s2(2p)が19のかご形機を解析対象とし、一次電流周波
数が50Hzで回転子のすべりが1.75% の状態での
二次電流波形を2周期分示している。回転子のすべり1.
75%は、解析対象機の場合、一次電流時間周期Ts の3
倍で回転子スロットが1スロットピッチ遅れる回転子移
動となる。本状態における二次電流の時間周期は、図3
に示すとおり1.14 秒であるが、実際の磁場解析によ
る二次電流算出は、1.14秒の1/19である0.06
秒のみ行っている。算出された波形は、同図に示すよう
に不連続な部分がなく、しかも実際の二次電流波形のよ
うに高次の高調波成分まで重畳した形で算出されてい
る。FIG. 3 shows a calculation result, that is, a display result of the secondary current waveform according to one embodiment of the present invention. The figure shows three-phase four
Poles, output 55kW, number of rotor slots N per two poles
The analysis is for a cage machine with s2 (2p) of 19, and shows two cycles of the secondary current waveform when the primary current frequency is 50 Hz and the rotor slip is 1.75%. Rotor slip 1.
75% of the primary current time period T s is 3
In this case, the rotor movement is delayed by one slot pitch. The time period of the secondary current in this state is shown in FIG.
Is 1.14 seconds, but the secondary current calculation by actual magnetic field analysis is 0.019, which is 1/19 of 1.14 seconds.
Only go for seconds. As shown in the figure, the calculated waveform has no discontinuous portion, and is calculated in a form superimposed on higher-order harmonic components as in an actual secondary current waveform.
【0020】図4は、本発明の一実施例により算出した
図3の二次電流波形と実測した二次電流波形の高調波成
分をそれぞれ分析した結果である。本発明による計算値
と実測値とは良好な一致を示していることがわかる。よ
って、本発明によれば、二次電流の基本波成分であるす
べり周波数成分から、固定子巻線相帯高調波成分や、固
定子スロット開口部の影響で発生する固定子スロットリ
プル成分に至るまで十分解析できていることがわかる。
したがって、本発明による二次電流算出方法および表示
方法によれば、従来の磁場解析に比べ、計算機処理時間
を格段に短縮し、高精度に二次電流が算出でき、しかも
その結果を的確に把握,確認できることがわかる。FIG. 4 shows the results of analyzing the harmonic components of the secondary current waveform of FIG. 3 calculated according to the embodiment of the present invention and the actually measured secondary current waveform, respectively. It can be seen that the calculated values according to the present invention and the measured values show good agreement. Therefore, according to the present invention, from the slip frequency component, which is the fundamental component of the secondary current, to the stator winding phase band harmonic component and the stator slot ripple component generated by the influence of the stator slot opening. It can be seen that the analysis has been completed sufficiently.
Therefore, according to the secondary current calculation method and the display method according to the present invention, the computer processing time can be remarkably shortened, the secondary current can be calculated with high accuracy, and the result can be accurately grasped as compared with the conventional magnetic field analysis. It turns out that it can be confirmed.
【0021】以上、本実施例では誘導電動機の二次電流
算出方法および表示方法について詳述したが、他の回転
電機が回転子のすべりを伴うような非同期運転をしてい
る場合に対しても、適用可能であることは言うまでもな
い。また、本発明は、二次磁束その他の二次側物理量全
てに適用できることは言うまでもない。As described above, the present embodiment has described in detail the method of calculating the secondary current of the induction motor and the method of displaying the same. However, the present invention can be applied to a case where another rotating electric machine is operating asynchronously with slipping of the rotor. Of course, it is applicable. Further, it goes without saying that the present invention can be applied to the secondary magnetic flux and all other secondary physical quantities.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
従来より格段に短時間で、しかも高精度に誘導電動機の
二次電流を算出することができ、その結果を的確に把握
・確認できる。As described in detail above, according to the present invention,
The secondary current of the induction motor can be calculated in a much shorter time and more accurately than in the past, and the result can be accurately grasped and confirmed.
【図1】本発明の一実施例を示す誘導電動機の二次電流
算出アルゴリズムである。FIG. 1 shows an algorithm for calculating a secondary current of an induction motor according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例を示す二次電流算出過程の説
明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a secondary current calculation process showing one embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例による二次電流波形の算出結
果である。FIG. 3 is a calculation result of a secondary current waveform according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例により算出した二次電流波形
と実測波形の高調波分析結果である。FIG. 4 is a harmonic analysis result of a secondary current waveform and an actually measured waveform calculated according to an embodiment of the present invention.
10…固定子、11…回転子、12…回転子バー。 10 ... stator, 11 ... rotor, 12 ... rotor bar.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 聡 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/34 H02K 17/02 H02P 7/36 302 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Satoshi Kikuchi 7-1-1, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Mika Takahashi 7-1 Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01R 31/34 H02K 17/02 H02P 7/36 302
Claims (7)
算出方法において、うず電流の発生する場および移動境
界条件にて物体の移動が考慮できる磁場解析手段と、該
磁場解析手段から該二次電流を抽出する手段と、該二次
電流抽出手段により抽出した前記各二次巻線に流れる各
該二次電流を、前記各二次巻線間の配置角度を二次電流
における時間位相角の差として時系列に合成することに
よって、すべり周波数周期よりも短い周波数周期の解析
からすべり周波数の1周期分の二次電流を算出する手段
とを有することを特徴とする誘導電動機の二次電流算出
方法。In a method for calculating a secondary current flowing through a secondary winding of an induction motor, a magnetic field analyzing means capable of considering the movement of an object in a field where an eddy current is generated and a moving boundary condition, and means for extracting the secondary current, the secondary
Each current flowing through each of the secondary windings extracted by the current extracting means
The secondary current is defined by the angle between the secondary windings and the secondary current.
In time series as the time phase angle difference at
Therefore, analysis of the frequency period shorter than the slip frequency period
For calculating secondary current for one cycle of slip frequency
And a secondary current calculation method for an induction motor.
算出方法において、うず電流の発生する場および移動境
界条件にて物体の移動が考慮できる磁場解析手段と、該
磁場解析手段から該二次電流を抽出する手段と、該二次
電流抽出手段により抽出した前記各二次巻線に流れる各
該二次電流を、前記各二次巻線間の配置角度を二次電流
における時間位相角の差として時系列に合成することに
よって、すべり周波数周期よりも短い周波数周期の解析
からすべり周波数の1周期分の二次電流を算出する手段
と、該二次電流算出結果を高調波分析する手段を有する
ことを特徴とする誘導電動機の二次電流算出方法。2. A method for calculating a secondary current flowing in a secondary winding of an induction motor, comprising: a magnetic field analyzing means capable of considering a movement of an object in a field where an eddy current is generated and a moving boundary condition; means for extracting the secondary current, the secondary
Each current flowing through each of the secondary windings extracted by the current extracting means
The secondary current is defined by the angle between the secondary windings and the secondary current.
In time series as the time phase angle difference at
Therefore, analysis of the frequency period shorter than the slip frequency period
A means for calculating a secondary current for one cycle of a slip frequency , and means for analyzing a harmonic of the result of the calculation of the secondary current.
表示方法において、うず電流の発生する場および移動境
界条件にて物体の移動が考慮できる磁場解析手段と、該
磁場解析手段から該二次電流を抽出する手段と、該二次
電流抽出手段により抽出した前記各二次巻線に流れる各
該二次電流を、前記各二次巻線間の配置角度を二次電流
における時間位相角の差として時系列に合成することに
よって、すべり周波数周期よりも短い周波数周期の解析
からすべり周波数の1周期分の二次電流を算出する手段
とから、時間と二次電流量を表示するようにしたことを
特徴とする誘導電動機の二次電流表示方法。3. A method for displaying a secondary current flowing through a secondary winding of an induction motor, comprising: a magnetic field analyzing means capable of considering movement of an object in a field where an eddy current is generated and a moving boundary condition; means for extracting the secondary current, the secondary
Each current flowing through each of the secondary windings extracted by the current extracting means
The secondary current is defined by the angle between the secondary windings and the secondary current.
In time series as the time phase angle difference at
Therefore, analysis of the frequency period shorter than the slip frequency period
For calculating secondary current for one cycle of slip frequency
And displaying a time and a secondary current amount. 2. A method for displaying a secondary current of an induction motor, comprising the steps of:
表示方法において、うず電流の発生する場および移動境
界条件にて物体の移動が考慮できる磁場解析手段と、該
磁場解析手段から該二次電流を抽出する手段と、該二次
電流抽出手段により抽出した前記各二次巻線に流れる各
該二次電流を、前記各二次巻線間の配置角度を二次電流
における時間位相角の差として時系列に合成することに
よって、すべり周波数周期よりも短い周波数周期の解析
からすべり周波数の1周期分の二次電流を算出する手段
と、該二次電流算出結果を高調波分析する手段から、高
調波次数と二次電流量を表示するようにしたことを特徴
とする誘導電動機の二次電流表示方法。4. A method for displaying a secondary current flowing in a secondary winding of an induction motor, comprising: a magnetic field analyzing means capable of considering a movement of an object in a field where an eddy current is generated and a moving boundary condition; means for extracting the secondary current, the secondary
Each current flowing through each of the secondary windings extracted by the current extracting means
The secondary current is defined by the angle between the secondary windings and the secondary current.
In time series as the time phase angle difference at
Therefore, analysis of the frequency period shorter than the slip frequency period
Means for calculating a secondary current for one cycle of the slip frequency and means for analyzing a harmonic of the result of the calculation of the secondary current to display the harmonic order and the secondary current amount. A secondary current display method for an induction motor, comprising:
を収納するためのスロットを有する誘導電動機の構造を
微小要素で分割し、該誘導電動機の構造を模擬した解析
モデルを利用することにより、該誘導電動機を構成する
回転子がすべりを伴う回転移動をし、該誘導電動機を構
成する固定子における磁場と、該回転子における磁場が
非同期状態となり運転されている場合の該誘導電動機に
おける機内磁場を、磁場解析上の解析開始時刻および解
析終了時刻を設定することから決定される解析時刻間で
微小時間ステップごとに該機内磁場を数値解析すること
により、該回転子巻線に流れる二次電流を各該微小時間
ステップごとに該固定子巻線の生成する磁場によって発
生する誘導電流として離散的に算出する誘導電動機の二
次電流算出方法において、磁場解析上の該回転子のすべ
りsを、一次電流時間周期の倍数ns(ns:整数)、解
析対象機2極当りの回転子スロット数Ns2(2p)(N
s2(2p):整数)、ns 倍の該一次電流時間周期の間に前
記固定子巻線の生成する磁場の同期速度から遅れて回転
した回転子スロット数N2tl(N2tl:整数)から、 s=N2tl/(ns・Ns2(2p)) なる関係で表し、前記磁場解析時刻間の時間量を少なく
とも該一次電流時間周期のns 倍になるように設定し、
該解析時刻間の各該回転子巻線に発生した各前記二次電
流を前記回転子スロットの移動状態に合わせて時系列に
合成して該二次電流の1周期分を算出することを特徴と
する誘導電動機の二次電流算出方法。5. The structure of an induction motor having windings and slots for accommodating the windings in both a stator and a rotor is divided into minute elements, and an analysis model simulating the structure of the induction motor is used. By doing so, the rotor constituting the induction motor performs rotational movement with slip, and the induction when the magnetic field in the stator constituting the induction motor and the magnetic field in the rotor are operated in an asynchronous state. The in-machine magnetic field in the electric motor is numerically analyzed at every minute time step between analysis times determined by setting an analysis start time and an analysis end time in the magnetic field analysis, so that the rotor winding is A secondary current calculation method for an induction motor in which a flowing secondary current is discretely calculated as an induction current generated by a magnetic field generated by the stator winding for each of the minute time steps. There are, a slip s of the rotor on the magnetic field analysis, the primary current time period is a multiple n s (n s: integer), the number of rotor slots 2 poles per analyzed machine N s2 (2p) (N
s2 (2p): integer): integer), n s times of the primary current to rotate delayed synchronous speed of the generated magnetic field of the stator winding during the time period rotor slot number N 2tl (N 2tl , s = represents n 2tl / (n s · n s2 (2p)) becomes the relationship, to set the amount of time between the magnetic field analysis time so as to at least be n s times of the primary current time period,
The method is characterized in that each secondary current generated in each rotor winding during the analysis time is synthesized in time series in accordance with the moving state of the rotor slot to calculate one cycle of the secondary current. The method for calculating the secondary current of the induction motor.
を収納するためのスロットを有する誘導電動機の構造を
微小要素で分割し、該誘導電動機の構造を模擬した解析
モデルを利用することにより、該誘導電動機を構成する
回転子がすべりを伴う回転移動をし、該誘導電動機を構
成する固定子における磁場と、該回転子における磁場が
非同期状態となり運転されている場合の該誘導電動機に
おける機内磁場を、磁場解析上の解析開始時刻および解
析終了時刻を設定することから決定される解析時刻間で
微小時間ステップごとに該機内磁場を数値解析すること
により、該回転子巻線に流れる二次電流を各該微小時間
ステップごとに該固定子巻線の生成する磁場によって発
生する誘導電流として離散的に算出する誘導電動機の二
次電流算出方法において、磁場解析上の該回転子のすべ
りsを、一次電流時間周期の倍数ns(ns:整数)、解
析対象機2極当りの回転子スロット数Ns2(2p)(N
s2(2p):整数)、ns倍の該一次電流時間周期の間に前
記固定子巻線の生成する磁場の同期速度から遅れて回転
した回転子スロット数N2tl(N2tl:整数)から、 s=N2tl/(ns・Ns2(2p)) なる関係で表し、前記磁場解析時刻間の時間量を少なく
とも該一次電流時間周期のns 倍になるように設定し、
該解析時刻間の各該回転子巻線に発生した各前記二次電
流を前記回転子スロットの移動状態に合わせて時系列に
合成して該二次電流の1周期分を算出し、時間と二次電
流量を表示するようにしたことを特徴とする誘導電動機
の二次電流表示方法。6. The structure of an induction motor having windings in both a stator and a rotor and having slots for accommodating the windings is divided by minute elements, and an analysis model simulating the structure of the induction motor is used. By doing so, the rotor constituting the induction motor performs rotational movement with slip, and the induction when the magnetic field in the stator constituting the induction motor and the magnetic field in the rotor are operated in an asynchronous state. The in-machine magnetic field in the electric motor is numerically analyzed at every minute time step between analysis times determined by setting an analysis start time and an analysis end time in the magnetic field analysis, so that the rotor winding is A secondary current calculation method for an induction motor in which a flowing secondary current is discretely calculated as an induction current generated by a magnetic field generated by the stator winding for each of the minute time steps. There are, a slip s of the rotor on the magnetic field analysis, the primary current time period is a multiple n s (n s: integer), the number of rotor slots 2 poles per analyzed machine N s2 (2p) (N
s2 (2p): integer): integer), n s times of the primary current to rotate delayed synchronous speed of the generated magnetic field of the stator winding during the time period rotor slot number N 2tl (N 2tl , s = represents n 2tl / (n s · n s2 (2p)) becomes the relationship, to set the amount of time between the magnetic field analysis time so as to at least be n s times of the primary current time period,
Each of the secondary currents generated in each of the rotor windings during the analysis time is synthesized in a time series in accordance with the moving state of the rotor slot, one cycle of the secondary current is calculated, and time and A secondary current display method for an induction motor, wherein a secondary current amount is displayed.
を、以下のステップより算出することを特徴とする誘導
電動機の二次電流算出方法。 (1) 解析対象機の要素分割データを入力し、 (2) 前記要素分割データに対して磁場解析をする回転子
のすべりを設定し、 (3) 機内磁場の周期性を満足する一次電流時間周期Ts
のns倍となる解析時間周期を解析終了時刻,解析開始
時刻,解析時間刻み数(解析終了ステップSEND)を設定
し、 (4) ステップ1で入力した要素分割データの微小要素を
構成する節点ごとにベクトルポテンシャルを数値解析に
より算出し、 (5) ステップ4にて算出したベクトルポテンシャルと1
解析ステップ前のベクトルポテンシャルから回転子巻線
に発生する二次電流をベクトルポテンシャルの時間差分
から計算し、 (6) ステップ4,5をステップ3で設定した解析時間お
よび解析ステップ分だけ繰り返し、 (7) 前記解析した各解析ステップごとのベクトルポテン
シャル、二次電流である回転子巻線電流を磁気ディスク
等へ格納し、 (8) 回転子スロットの移動過程を算出し、 (9) 各回転子巻線の二次電流波形をステップ8の算出結
果を元に時系列で合成する。7. A secondary current calculation method for an induction motor, comprising: calculating a secondary current flowing through a secondary winding of the induction motor by the following steps. (1) Input the element split data of the machine to be analyzed, (2) Set the slip of the rotor to perform magnetic field analysis on the element split data, (3) Primary current time that satisfies the periodicity of the in-machine magnetic field Period T s
Set the analysis end time, the analysis start time, and the number of steps of the analysis time (analysis end step SEND) to the analysis time period which is n s times of (4). (5) The vector potential calculated in step 4 and 1
The secondary current generated in the rotor winding from the vector potential before the analysis step is calculated from the time difference of the vector potential. (6) Steps 4 and 5 are repeated for the analysis time and the analysis step set in step 3, and (7) ) Store the rotor potential, which is the secondary potential, the vector potential for each analysis step analyzed above in a magnetic disk or the like, (8) calculate the movement process of the rotor slot, and (9) calculate the rotor winding The secondary current waveforms of the lines are synthesized in time series based on the calculation result of step 8.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27405893A JP3345990B2 (en) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Calculation method and display method of secondary current of induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27405893A JP3345990B2 (en) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Calculation method and display method of secondary current of induction motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128413A JPH07128413A (en) | 1995-05-19 |
| JP3345990B2 true JP3345990B2 (en) | 2002-11-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27405893A Expired - Fee Related JP3345990B2 (en) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Calculation method and display method of secondary current of induction motor |
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| JP (1) | JP3345990B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1134887A1 (en) * | 2000-03-14 | 2001-09-19 | General Electric Company | Frequency domain harmonic analysis methods and apparatus for electric machines |
| JP4376546B2 (en) * | 2002-12-18 | 2009-12-02 | 株式会社日立製作所 | Magnetic field analysis method for rotating electrical machines |
| JP2015116092A (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | Electric vehicle |
-
1993
- 1993-11-02 JP JP27405893A patent/JP3345990B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH07128413A (en) | 1995-05-19 |
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