磁気的相互作用を考慮した磁気ギヤードモータのトルク式導出と小型電気自動車への応用
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21H01302
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中村 健二 東北大学, 工学研究科, 教授 (70323061)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 磁気ギヤードモータ / 磁気的相互作用 / 電気自動車 / インホールドライブ方式 / インホイールドライブ方式 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、磁気ギヤードモータを用いたインホイールドライブ方式の小型電気自動車の実現を目指し、以下の３つの項目について検討を行う。
①磁気的相互作用を考慮した磁気ギヤードモータのトルクの理論式の導出と妥当性の検証
②上記トルクの理論式に基づく新しい制御法の提案
③定格容量が数kW程度の磁気ギヤードモータの設計・試作と、小型電気自動車への実装および走行試験の実施
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、磁気ギヤードSRモータの最適な磁気回路に関する検討、並びに磁気ギヤードSRモータの最適な制御法に関する検討を行った。
まず磁気ギヤードSRモータの最適な磁気回路に関する検討については、これまでの検討によって、共有ロータの磁石磁束がSRモータ部に流れ込んで磁気的に干渉し、SRモータのトルクを低下させることが判明したことから、初期設計の磁気ギヤードSRモータでは、共有ロータを厚くして磁石磁束がSRモータ側に流れ込まないようにしていた。このような問題に対して、本年度はハルバッハ配列磁石に着目した。ハルバッハ配列磁石は、磁石を0度→90度→180度→270度→0度と周期的に並べることで、どちらか一方に磁石磁束を集中させることができる。このアイデアを取り入れることで、磁石磁束がSRモータ側に流れ込むのを防ぎ、共有ロータを薄くして軽量化を図った。その結果、初期設計に対して、改良設計では0.87 kg（8.7%）の軽量化に成功した。
次いで、磁気ギヤードSRモータの最適な制御法に関する検討については、磁気ギヤードSRモータが2慣性系であり、SRモータ側のトルクリプルがカットされて出力軸には現れないことを見出した。これにより、いわゆる瞬時トルク制御が不要になることから、単純な励磁位相角制御に着目し、最適な励磁開始角と励磁幅を総当たりで探索した。その結果、通常励磁に対して、励磁開始角を4.5度前倒して、励磁幅を4.5度広げることで、トルクが約6倍に増大することを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)
