磁気的相互作用を考慮した磁気ギヤードモータの定量解析モデル構築と最適制御法の確立
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21J10759
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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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 |
伊藤 亘輝 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 磁気ギヤードモータ / 磁気的相互作用 / 埋込磁石型 / 磁束変調型磁気ギヤ / SRモータ / トルク式 / 力率 |
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| Outline of Research at the Start |
磁気ギヤードモータの最大トルクは希土類磁石の使用量に依存する。しかしながら，希土類の埋蔵量は世界各地に偏在しており供給リスクやコストが高い問題がある。そこで，本研究では磁気ギヤードモータの希土類磁石の使用量削減と高性能化の両立を目指し，磁気ギヤ部とモータ部の磁束の相互作用である磁気的相互作用を考慮した磁気ギヤードモータの定量解析モデルおよび最適制御手法を提案する。さらに，磁気的相互作用を利用した磁気ギヤードモータを設計・試作し，実機試験により提案モデルおよび制御手法の妥当性と有用性を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の表面磁石（SPM）型は脱調トルクが制御不可であったが、IPM－MGMは脱調トルクの制御によりトルク密度のさらなる向上が期待できる。特に，電流位相角0 deg.の脱調トルクが大きい大容量機ほど，遅れ電流位相角によるトルク密度の向上効果が大きいと考えられる。そこで，本年度は大容量のIPM磁気ギヤードモータを新たに設計し，磁気的相互作用を用いたトルク密度の向上について実機検証を行った。設計目標は、体格が直径380 mm，軸長50 mm，目標最大トルク500 N・mに定めた。有限要素法による設計の結果、目標を満足する設計解が得られたため、実機を試作し実験を行った。まず、脱調トルクの測定を行った結果、試作機は456 N・mで脱調し、目標の90%を達成する成果が得られた。磁気的相互作用によるトルク密度の向上の実験では、遅れ電流位相角-30 deg.の脱調トルクは電流位相角0 deg.の456 N・mから14 N・m増加し、470 N・mを達成した。なお、470 N・mを本試作機の磁気回路部分の体積で割って求めたトルク密度は83 N・m/Lであった。これまで報告された他の研究における磁気ギヤード機の試作試験結果において，トルク密度75 N・m/Lを上回る結果はわずかであることから，概ね良い結果が得られたと考える。したがって，磁気的相互作用がトルク密度の向上に有用であることが明らかとなった。 また、本年度は磁気ギヤードモータを小型EV用インホイールモータへ応用することを目的に、SRモータと磁気ギヤを組み合わせた新しい磁気ギヤードモータの設計も行った。設計の結果、提案モータは、従来の磁気ギヤードモータやダイレクトドライブ用のPMモータと比較して、電気自動車に要求される幅広い速度―トルク特性を満足することが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
