2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of High Efficiency High Speed Rotation Induction Motor
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17H01259
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| Research Institution | Nippon Bunri University |
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Principal Investigator |
榎園 正人 日本文理大学, 工学部, 特任教授 (40136784)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
槌田 雄二 大分大学, 理工学部, 准教授 (80284785)
祖田 直也 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (80323210)
甲斐 祐一郎 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (50595436)
若林 大輔 日本文理大学, 工学部, 准教授 (60748747)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 高効率 / 高速モータ / モータ誘導機 / 低損失 / ベクトル磁気特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度の試作1号機の、材料置き換えによる比較実験の基本的評価結果から、高速誘導モータを開発するにあたっての課題が以下のように明らかになった。①製造コストが上昇し、ラジアルギャップ型誘導モータ鉄心の内抜き、積層鉄心化に壁があり、それが80μmまでであり、実用的観点からそれ以下の極薄電磁鋼板に対応したモータ開発を困難にする。②大型高速誘導モータを製作するためには、幅広の極薄電磁鋼板の作成、一括打ち抜きなどの革新的製造技術が求められ、我が国では解決が困難な問題に直面した。そこで、現状の極薄電磁鋼板の作成に有利な高速モータとしてアキシャルギャップ型の誘導モータの開発設計を行い、そのラジアルギャップ型誘導モータに対する優位性を確認した。以上の点から、アキシャルギャップ構造の高速誘導モータの開発に変更した。そして次のような仕様のもとにデュアルギャップ構造のアキシャルギャップ型高速用誘導モータを設計し、製作し、試作一号機とした。その仕様は以下の通りである。①サイズ：外形8㎝、内径4㎝、幅2㎝の巻鉄心を基本として3組の巻鉄心からなる。②三相8極24スロット、励磁巻き線20ターンで、二次回路バーはデュアルギャップ構造、30本の2組を共通の銅短環で結合している。③デュアルギャップ構造であるため、4極構成の誘導モータに対し、4倍のトルク出力を見込める。以上の仕様に基づき日本金属㈱の支援により、試作一号機を製作し、性能評価についてドイツアーヘン工科大学モータ研究所と連携し共同研究をすることにした。10月から12月の滞在期間中に同モータを持ち込んで性能評価を行った。その結果6000rpmにおいて回転子の異常横ブレ振動が発生し、実験の続行を困難にした。この原因は回転子構造のバランスにあることが判明し改良することで一致した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初予測していたものより、研究の発展により世界初のデュアルギャップ構造の3相8極15000pm（同期速度）の高速高効率で高トルク密度の空冷式誘導モータの基本構造を開発・設計でき一号機として製作し、その評価を行うことができた。また、アーヘン工科大学との連携によって、国際共同研究のもと、電気自動車として期待される高パワー密度を持つ高速誘導モータの実現可能性を見出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は回転子の横ブレ振動対策として、回転軸と一体化し、バランスを調整した試作2号機を改良機として製作する。その後、無負荷試験を行い磁束密度レベル並びに回転状況を把握する。この基本的な正制帽評価は日本文理大学並びに茨城大学で遂行する予定である。その結果から得られる問題点を把握し、2020年度において、アーヘン工科大学にて詳細な性能評価実験を行う予定である。その結果から、成果の到達点を明らかにし、課題と問題点についてまとめる予定である。
本研究の遂行において、国内でカバーできない必要技術について、国外に求める結果となったが、これによって我国のモータ開発技術の問題点が明確になった。
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