2016 Fiscal Year Research-status Report
EV/HEV向け脱レアアース高トルク磁束変調同期モータの開発
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16K06244
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
深見 正 金沢工業大学, 工学部, 教授 (60247434)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 回転機 / モータ / 電気自動車 / ハイブリッド自動車 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究目的】レアアース永久磁石を使用しない新原理／新構造の磁束変調同期モータを研究する。本モータの要素研究を格段に発展させることによって，より低コストの電気自動車／ハイブリッド自動車走行用のモータを実現し，地球規模の環境・エネルギー問題解決に貢献する。
【研究実施計画】（１）有限要素解析（FEA）を用いて，磁束変調同期モータの性能（特にトルク）を高める方法を検討する。（２）FEAの結果に基づいて実験機を製作する。（３）磁束変調同期モータの実験による動作検証と高性能化のための設計法を明らかにする。
【当該年度に実施した研究】
（１）検討事項：平成２８年度は，FEAを用いて磁束変調同期モータの高性能化に関して，次の３項目を検討した。①回転子突極部へのダンパ巻線の装着，②フラックスバリアおよびセグメント形回転子の適用，③オフセットによる突極形状の変更。
（２）意義・重要性：上記①および②は，研究対象モータの高トルク化を狙ったもので，これにより磁束の変調度が向上できないかを調べた。また，上記③は，振動・騒音発生の一因となるコギングトルクや負荷時のトルク脈動の低減を狙ったもので，これにより回転子の突極形状をオフセットにより変更したときの効果を調べた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在，FEAを用いて，磁束変調同期モータの性能（特にトルク）を高める方法を検討している。残念ながら，現段階では，性能向上のための明確な結論は得られていない。このため，計画していた実験機の製作を延期し，平成２９年度も引き続いてFEAにより性能向上のための方法を検討する。平成２８年度は，まず当該モータの高トルク化を目指して，回転子突極部へのダンパ巻線の装着を検討した。その結果，当該モータでは，電機子巻線が集中巻であるため，これによる起磁力高調波（特に第2空間高調波）の影響でダンパ巻線に不必要な電流が流れ，思うような性能向上が図れないことがわかった。続いて，当該モータの回転子にフラックスバリア形およびセグメント形構造を適用した場合について，それぞれの性能を検討した。その結果，いずれの回転子もトルクは，従来の単純な突極回転子のものとほぼ同等となり，これらの回転子を適用してもトルク向上を望めないことがわかった。さらに，コギングトルクや負荷時のトルク脈動の低減を目指して，当該モータの回転子の突極形状をオフセットにより変更した場合の効果を調べた。調査の結果，オフセットを設けることで，逆起電力波形をほぼ正弦波にすることができ，コギングトルクや負荷時のトルク脈動の低減に，きわめて有効なことが判明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
【今後の推進方策（手段・方法）】磁束変調同期モータの高トルク化を目指して，以下の２項目について，FEAにより検討を進める。（１）電機子巻線のつくる起磁力高調波の影響を受けにくいダンバ巻線の装着方法を検討する。（２）新たに，当該モータの内部空間を有効活用する方法を検討する。具体的には，モータ構造を従来の内転型から外転型に変更し，電機子巻線と界磁巻線の銅線量を増やして，高トルク化を目指す。
【計画の変更（遂行上の課題）】現時点では，当該モータの高性能化（特に高トルク化）のための明確な方策が得られていない。このため，平成２９年度は，構想調書の計画を一部変更する。すなわち，実験機の製作を遅らせ，引き続きFEAを用いて当該モータの高性能化のための方法を検討する。遂行上，大きな問題点はない。
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| Causes of Carryover |
前述（現在までの進捗状況の欄で記載）のように，研究の進捗が少し遅れ気味である。このため，平成２８年度は当初予定していたモータの試作を延期した。その結果，平成２９年度の使用額が生じている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２９年度は実験機の試作を行わないので，これに変えてモータ設計をよりスムーズに行うために，研究費はFEAのシミュレーションソフトとハードウエアの入れ替えなどに使用する。（システムが古くなっているため）
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