2015 Fiscal Year Research-status Report
ハイブリッド自動車用スイッチドリラクタンス機の振動騒音の低減
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15K13920
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
千葉 明 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (30207287)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉元 紘也 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (60613552)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スイッチドリラクタンス / ハイブリッド自動車用モータ / 振動騒音 / SRモータ / スイッチトリラクタンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スイッチドリラクタンスモータの振動・騒音の低減は十数年来研究報告等が行われているが、効果が限定的な物が多く、また、騒音低減効果が10dB程度であるケースが多い。ハイブリッド自動車などへの適用を想定すると、20dB近い騒音の低減が不可欠である。
そこで、まず、本年度は各種の振動・騒音低減手法を調査し、また、その効果を調査した。IEEEのデーターベース、国内の学会などの文献調査、自動車技術会モータ技術委員会、電気学会回転機研究会、IEEEの国際会議、電気学会調査専門委員会等で情報を収集した。この結果、申請者らが提案しているスイッチドリラクタンスモータの固定子の歯に作用する力の三相の和をフラットにする方式は、効果も-17dBと目標に近く、また、飛び抜けていることが明らかになった。
この手法を、ハイブリッド自動車に適した、極数が半分の18/12極のスイッチドリラクタンスモータに適用するため、電磁界解析のモデルの構築、解析、結果の整理を行った。その際、電流値が低く、磁気飽和が生じない領域では、従来の簡単なモデルが適用できるが、電流が大きく磁気飽和が顕著な領域では、相互結合の影響が発生し、数学モデルがきわめて複雑になることが明らかになった。いかにしてモデル化するかが問題である。さらに、電磁力として、歯の先端に作用する力、歯全体に作用する力、歯とヨーク全体に作用する力が必ずしも一致しないことが磁界解析から明らかになった。
そこで、実験の準備を進めた。既設の実験装置に振動・騒音測定機器を導入することにより、実機試験による騒音の測定、振動の測定、周波数解析の計測が可能になった。
また、高速回転時に発生する騒音を低減するために円筒形の回転子形状を検討し、その一方法を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
スイッチドリラクタンスモータの振動騒音を低減する効果的な方法にめどがついてきている。また、実験装置の構築も順調に進んでおり、来年度は実験に入ることができる。
電磁界解析では、磁気飽和時の数学モデルに難点はあるものの、ハイブリッド自動車で特に問題となる軽負荷時のモデルにつては問題は無く、効果は確認できると予測できる。したがって、プロジェクトはおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、振動低減を実現する電流波形の探索を、電磁界解析及び実機試験により明らかにする。
ハイブリッド自動車用18/12極スイッチドリラクタンスモータにおいて、騒音低減効果を解析にて明らかにする。その後、実機試験によりその騒音低減効果を確認する。その後、可能であれば、極数が少ないSRMにおいて騒音低減が可能な電流波形について検討を行う。
また、騒音低減と高効率を両立可能な電流波形を検討する。従来波形では３次までの正弦波電流を重畳することにより振動低減を達成している。この3次までの高調波電流に位相差を設けることにより、振動低減と高効率との両立を図る。また、検討した電流波形の騒音低減効果を実機試験により検証する。
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| Causes of Carryover |
電磁界解析の結果から、より正確で詳細な数学モデルの構築が必要であることが明らかになった。電磁界解析ではどこの電磁力に着目すべきかも問題であり、数学モデルの構築、電流の導出等が大きな問題である。そこで、平成２８年度にはこのモータに対して知見が有り、電磁界解析について豊富な経験がある研究員を雇用し、先駆的な学術研究となるようにめどをつける必要がある。
このため、このSRモータの経験が豊富な博士を取得した研究員を雇用するための人件費として充当する目的で繰り越しを行った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
スイッチドリラクタンスモータに関して工学博士を取得した人物を研究員として雇用し、この研究を推進する。現在、ドイツの大学が、我々の発案に類似の方法をポスドク２名を雇用して進めている。この資金が豊富な世界の一流大学の先を当研究が進むため、当研究も優秀な研究員が必要である。研究員の人件費として使用する。
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