2021 Fiscal Year Research-status Report
トロイダル巻線構造高トルク密度アキシャルギャップ誘導モータの開発
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19K04344
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
吉田 征弘 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (60725399)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アキシャルギャップ誘導モータ / 誘導モータ / トロイダル巻 / トルク密度 / リラクタンスネットワーク解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高トルク化が可能なアキシャルギャップ構造に着目し，これに適した制作が可能な誘導モータの最適形状を明らかにするとともに，同体格のラジアルギャップ誘導モータの約2倍のトルク特性が得られることを明らかにすることを目的としている。これまでの検討で，提案するアキシャルギャップ誘導モータは，従来のラジアルギャップ誘導モータと比べてトルク密度を約2倍とすることが解析的に示された。
本年度の検討では，電気機器の電気・磁気特性の高速計算が可能なリラクタンスネットワーク解析（RNA）によりインバータ駆動時を想定したモータの効率特性の算定を行った。アキシャルギャップ誘導モータのRNAモデルを構築し，特性算定および効率マップの作成を行った。RNAモデルを用いた特性算定はFEMによる電磁界解析と同等の精度を有していながら，要した計算時間は12分の1であり，大幅な時間短縮が可能であることが示された。また，時間短縮の実現に伴い，多くの動作点での解析が必要とされる効率マップの作成を導出したRNAモデルを用いて行った。
設計したモータの特性を実機で検証するため，試作についても並行して進めており，昨年度までに完了した磁気回路設計に基づき，機械設計を行い作図した。しかしながら電磁鋼板の供給不足のあおりを受けてモータコアを作成することができなかった。そのため，コアの試作が完了次第，実機を完成させて提案するアキシャルギャップ誘導モータの諸特性測定実験を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は，設計されたアキシャルギャップ誘導モータについて，その出力特性および効率特性を調べるために，実機の試作を行った。電磁界解析による設計に加え，機械設計を行い，作図して業者に試作依頼をしたが，電磁鋼板の供給が不足したため入手困難となり試作することができなかった。そのため，本年度は試作機の完成を待たずにアキシャルギャップ誘導モータの制御プログラムの開発を行った。誘導モータのベクトル制御プログラムを作成し，汎用モータを用いてすべりトルク特性を測定したところ，概ね良好な特性が得られた。
モータの根幹部品であるコアの入手が遅れたため試作することができず，やや遅れた進捗となったが，モータが完成し次第，モータの諸特性の測定実験ができるよう準備を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
コア部品の入荷次第，モータの組付けを完了させてモータ特性測定実験を行う予定である。実験で得られた値とRNAモデルによる効率マップの算定結果を比較し，アキシャルギャップ誘導モータの設計精度を検証する。
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| Causes of Carryover |
今年度はモータの試作・実験に使用予定であり，試作業者への発注をしていたが，電磁鋼板の供給不足によりコアの作成ができず，試作が遅れたため次年度使用額が生じた。
次年度は、試作機を完成させて測定を行い，設計の検証を行う。本研究で得られた成果を電気学会マグネティックス研究会，電気学会全国大会で発表する予定である。
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