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磁束変調原理を利用したEV向け可変磁束ハーフマグネットモータの開発

Research Project

Project/Area Number 22K04056
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21010:Power engineering-related
Research InstitutionKanazawa Institute of Technology

Principal Investigator

深見 正  金沢工業大学, 工学部, 教授 (60247434)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords回転機 / モータ / 電気自動車
Outline of Research at the Start

本研究では,幅広い運転領域において高効率で駆動でき,かつ永久磁石(PM)数を半減できる,電気自動車(EV)向け可変磁束ハーフマグネットモータを開発する。開発するモータは,現在主流のPMモータとは異なり,磁極をPM極と鉄極で交互に構成し,申請者が独自に検討してきた磁束変調原理を利用して,固定子に配置した界磁巻線によって運転状態に応じて磁束を最適化するものである。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では,幅広い運転領域において高効率で駆動でき,かつ永久磁石(PM)の使用数を半減できるEV向け可変磁束ハーフマグネットモータを開発する。開発するモータは,現在主流のPMモータとは異なり,回転子の磁極をPM極と鉄極で交互に構成し,固定子に設けた界磁巻線によって運転状態に応じて磁極から発生する磁束を最適化するものである。申請期間では,当該モータについて次の検討を行う。(1)有限要素解析(FEA)を用いて実験機を設計する。(2)設計した実験機を製作して原理の有効性を検証する。(3)数式によるモデル化を行い,適切な駆動技術を検討する。
【研究開始前の準備(研究計画調書作成時~令和4年度研究開始まで)】
令和4年度の研究では,開発するモータの実験機(以下,1号機と記す)を設計・製作した。1号機は,大学の実験室内で原理確認をし易いように出力800 Wのミニモデルとし,学生と手作りした。実験の結果,基本的な動作は確認できたものの,巻線と鉄心間の絶縁不良などが生じて原理の有効性が十分に検証できなかった。
【令和4~5年度】
令和4年度は1号機の問題点を改良した2号機を設計・製作し,その電磁気特性を詳細に検討した。また,開発するモータの優位性を明らかにするために,既存のPMモータとFEAにより比較した。結果として,開発するモータは,既存のPMモータに比べて高負荷時には界磁巻線により磁極から発生する磁束を増加させると既存のPMモータに匹敵するトルクが得られ,高速回転時には界磁巻線により磁極から発生する磁束を減少させることで運転範囲の拡大と効率の向上が図れることが分かった。令和5年度の研究では,透磁率分布固定(FP)法を用いて開発するモータのトルクを発生起源別に分解し,その発生メカニズムに加えて駆動制御に重要なモータ定数の特性を明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

製作した2台の実験機(1号機及び2号機)を用いて,計画より早めに検討中のモータの基本特性に加えて,その有効性,駆動制御に必要な定数などが明らかにできた。得られた成果は,すでに学会(講演発表,学術論文)で発表し,同分野の技術者・研究者から評価を得ている。

Strategy for Future Research Activity

次年度(令和6年度)は,最終年であり,検討中のモータの技術課題などを明確にして,それらの改良策などを検討する。得られた成果は,学会(講演発表,学術論文)などで発表する。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Torque Separation in Flux-Modulating Consequent Pole Motors2024

    • Author(s)
      Aramaki Soga、Mitsuda Hiroshi、Fukami Tadashi、Koyama Masato、Tanaka Toshinori
    • Journal Title

      IEEJ Journal of Industry Applications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 113-120

    • DOI

      10.1541/ieejjia.22010794

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • Year and Date
      2024-01-01
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Torque Separation in Flux-Modulating Consequent Pole Motors2023

    • Author(s)
      Aramaki Soga、Mitsuda Hiroshi、Fukami Tadashi、Koyama Masato、Tanaka Toshinori
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      Volume: 143 Issue: 7 Pages: 539-546

    • DOI

      10.1541/ieejias.143.539

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • Year and Date
      2023-07-01
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Flux-Modulating Consequent Pole Motors2022

    • Author(s)
      満田宇宙・深見 正・小山正人・伊藤一将
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      Volume: 142 Issue: 4 Pages: 322-329

    • DOI

      10.1541/ieejias.142.322

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • Year and Date
      2022-04-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Performance Analysis of Flux-Modulating Consequent Pole Motors2022

    • Author(s)
      Hiroshi Mitsuda, Tadashi Fukami, Masato Koyama, Kazumasa Ito
    • Organizer
      IPEC-Himeji 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Stator and Rotor Pole Shapes on Torque of Flux-Modulating Consequent Pole Motors2022

    • Author(s)
      Hiroshi Mitsuda, Tadashi Fukami, Masato Koyama, Kazumasa Ito
    • Organizer
      ICEMS 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁束変調コンシクエント極モータの鎖交磁束及びインダクタンス解析2022

    • Author(s)
      荒巻創我・満田宇宙・深見 正・小山正人・伊藤一将
    • Organizer
      電気学会産業応用部門大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 磁束変調コンシクエント極モータのトルク解析2022

    • Author(s)
      荒巻創我・満田宇宙・深見 正・小山正人・田中敏則
    • Organizer
      2022年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 磁束変調コンシクエント極モータの効率マップ作成2022

    • Author(s)
      杉原 諄・満田宇宙・深見 正・小山正人・田中敏則
    • Organizer
      2022年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] FP法を用いた磁束変調コンシクエント極モータのトルク分解2022

    • Author(s)
      荒巻創我・満田宇宙・深見 正・小山正人・田中敏則
    • Organizer
      電気学会回転機研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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