半速同期リラクタンスモータの原理を応用したEV向け可変磁束SRモータの開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K04032
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 津田 敏宏 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (10838056)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: モータ / リラクタンスモータ

Outline of Annual Research Achievements

省エネルギー・省資源化を実現するため，固定子と回転子を鉄と銅のみで構成し，構造が極めて簡単な特長を有するスイッチトリラクタンスモータ(SR)が注目されている。しかしながら，SRMは原理的に汎用のインバータが適用できないことや，励磁源を持たないため，力率が悪く変換器容量が大きくなる問題がある。
これに対して本研究は，研究代表者が検討している「半速同期リラクタンスモータ（HS-SynRM）」の原理を応用し，固定子巻線を交流と直流で励磁する新しいSRMを開発しようとするものである。開発するSRMは直流電流を制御すると磁束が可変できるので，従来の突極形同期モータと同じように動作する。そのため， 構造は従来のSRMと同様であるが，汎用の電圧形インバータで高力率運転が可能となる。
昨年度は，固定子巻線を突極集中巻で構成し，かつ分数スロットとすれば，トルク密度の高いHS-SynRMを実現できることがわかった。一方，固定子で形成される偶数次の高調波の影響が大きいことと，原理的にトルクリップルが大きくなることが判明した。
これに対して本年は，回転子の突極にスキュー角を設けることで，トルクリップルを構造面で除去することを試みた。この結果，1)HS-SynRMにスキューを設けると，回転子軸方向に沿って，有効なトルクが減少する。2)電圧源駆動化においては，スキュー角に応じて流れる電流の位相が自動的に変化するため，トルクリップルの低減には至らない。
今後は構造面での対策ではなく，固定子巻線を分割するなど，駆動方式の変更によりトルクリプルの低減を図る。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本来であれば試作機の製作に進む予定であったが，前述のとおり，トルクリプルの低減方法が見いだせず，構造面ではなく駆動方式を変更する必要性が出てきたことによる。

Strategy for Future Research Activity

固定子巻線を分割し，2台の単相もしくは三相インバータで駆動し，それぞれの電流位相を調整することで，HS-SynRMにおける原理的に発生するトルクリプルの低減を図る。この有効性をまずは電磁界解析によるシミュレーションで確認する。

Causes of Carryover

トルクリプルを低減可能な電磁気構造を見いだせず，試作機の製作に至らなかったため。