2016 Fiscal Year Annual Research Report
移動支援機器用インホイール型磁気ギアードモータの開発
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16H04310
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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) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁気ギアードモータ / 移動支援機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H28年度においては，まず3次元有限要素法（3D-FEM）を用いて，磁気ギア部の解析・設計を行った。磁束変調型磁気ギアにおいて，性能に大きな影響を与える設計パラメータは，内外回転子の磁石長とバックヨーク長，そしてポールピース長である。したがって，3D-FEMを用いて，磁気ギアの体格（直径と軸長）とギャップ長は固定の条件の下で，上記5つの寸法を種々変化させ，最もトルク密度が大きくなるパラメータの組み合わせを探索した。その結果，内外の磁石長は4mmと2.5mm，内外のバックヨーク長は6mmと5mm，そしてポールピース長は4mmとなった。
次いで，上記磁気ギアの内側に電機子を組み込んだ，磁気ギアードモータの解析・設計を行った。まず，スロットと極数の組み合わせについては，トルク脈動を小さくすることを考えて，9スロット8極とした。また，オープンスロット構造にすることで，巻線の占積率を上げ，銅損の低減を図った。さらに，内側の高速回転子の磁石を埋め込み構造にすることで磁石渦電流の抑制も狙った。以上により，通常の半閉スロット構造に対して，トルクは約1.4倍に向上し，銅損は約20%低減することができた。また，磁石渦電流損については，磁石を埋め込むことで70%と大幅に抑制することができた。これらの結果，最高効率は目標である90%を上回る見通しを得た。
そこで上記の結果に基づき，磁気ギアードモータの試作を行った。なお，試作は業者に依頼した。試作した磁気ギアードモータについて，入出力の回転数を測定したところ，設計通りのギア比である5.75で動作していることを確認した。
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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
当初計画通りに進んでいるため
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまで当初計画通りに順調に進んできていることから、次年度以降も計画書通りに研究を推進する予定である。
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