2014 Fiscal Year Annual Research Report
アキシャルギャップSRモータと電気自動車への応用に関する研究
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25289067
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
一ノ倉 理 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20134017)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 健二 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70323061)
後藤 博樹 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90374959)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ＳＲモータ / インホイールモータ / アキシャルギャップモータ / 電気自動車 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環境対策と脱化石燃料から，ハイブリッド自動車や電気自動車の普及は急務であるが，キーとなるのは二次電池，モータ，およびインバータなどの要素技術である。電気自動車の性能を左右する二次電池の性能向上は喫緊の課題であるが，資源的な制約から希土類元素をなるべく使用しないモータの開発も重要課題の一つに挙げられる。スイッチトリラクタンスモータ（以下ＳＲモータ）は，回転子に巻線がなく永久磁石も使用しないため，希土類フリーモータとして期待されるが，トルクリプルと騒音が大きく，希土類（ネオジム）磁石モータと比較して効率や出力密度も小さいという課題を抱えていた。
申請者は，回転子ならびに固定子の形状について種々検討を行い，ダブルロータ構造のアキシャルギャップＳＲモータにすれば，通常のラジアルギャップ方式のＳＲモータと比較して出力密度が1.7倍程度向上することを見出した。本研究では，このようなＳＲモータの最適形状と最適制御法を確立することによってさらなる性能向上を図り，小型のインホイールダイレクトドライブ電気自動車用として実用可能なアキシャルギャップＳＲモータの開発を行うことが目的である。
平成26年度の研究においては，前年度の検討結果に基づいてインホイールダイレクトドライブ方式の１人乗り小型電気自動車用アキシャルギャップSRモータの最適設計を行った。その結果，ほぼ同一体格の減速ギヤ内蔵型希土類磁石モータと同等以上のトルクおよび出力性能を達成するアキシャルギャップSRモータの設計の見通しを得るとともに，高トルク密度アキシャルギャップSRモータの設計指針を明らかにした。実際に設計したアキシャルギャップSRモータを試作するとともに駆動回路の設計・試作，無負荷試験を行って動作確認を行うとともに，単体負荷試験のための試験ベンチの設計を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では，昨年度の研究において，(1)アキシャルギャップSRモータの設計，(2)駆動回路の設計，(3)アキシャルギャップＳＲモータと駆動回路の試作，(4)単体試験のためのベンチの製作と特性試験について行う予定であった。
(1)については前年度の検討結果に基づいてインホイールダイレクトドライブ方式の１人乗り小型電気自動車用アキシャルギャップSRモータの最適設計を行った。その結果，ほぼ同一体格の減速ギヤ内蔵型磁石モータと同等以上のトルクおよび出力性能を達成するアキシャルギャップSRモータの見通しを得るとともに，高トルク密度アキシャルギャップSRモータの設計指針を明らかにした。(2)については，前年度に提案した最適駆動方式を実現するための駆動回路と制御基板の設計を行った。制御基板はFPGAとモデルベース設計を用いることによりシンプルでフレキシブルな取り扱いが可能となった。(3)について，(1)の成果をもとに，モータ構造のみならず，ブレーキの取り付け，配線の取り回し，および排熱を考慮して実用的なハウジング構造を決定し，外注にてモータを試作した。また，(2)の設計結果に基づき，制御回路および駆動回路の試作を行った。(4)について， 現有のトルクメータとパワーアナライザなどの測定器をベースとして，モータの測定ベンチを計画し，追加で必要な治具等を設計した。また，モータの無負荷試験を行い，基本的な動作特性を確認した。
以上，(1)，(2)については概ね計画通り達成できたが，(3)について，インホイールモータとして車両への取り付けを考慮した結果，制動装置に関して当初予定していた部品が採用できないことが分かり，若干モータ構造を変更したため，モータの試作が予定より遅れてしまった。そのため，(4)について，年度内に予定どおり負荷試験まで行うことができなかった。本内容については平成27年5月中旬までの完了を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を踏まえ，今後は研究推進方策として，以下のとおり進めていく予定である．
最終年度である平成27年度はまず，前年度終了できなかった試作モータの単体負荷試験を実施する。試験ベンチ用の治具についてはすでに設計済みであり，早急に試作し，負荷試験を行う。
次に，試験結果および，前年度の計算検討結果に基づき，小型電気自動車仕様のアキシャルギャップＳＲモータとその駆動回路を製作する。インホイールドライブにはモータが２台必要になるが，１台は平成26年度に製作したモータを利用し，もう１台を新たに外注する。
また，製作したモータならびに駆動回路を電気自動車に実装し，走行試験を行う。これらの結果からアキシャルギャップＳＲモータを電気自動車に実用するために必要な事項を明らかにする。
以上より得られた成果は電気学会，日本磁気学会の研究会ならびに学術講演会，あるいはＩＥＥＥ主催の国際磁気学会，国際パワーエレクトロニクス学会等で発表するとともに，成果をとりまとめてこれらの学会誌に投稿する予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、計画の遅延により実施できなかった試作モータ試験治具の試作費用，および今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成27年度請求額とあわせ、平成27年度の研究遂行に使用する予定である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
計画が遅延した試作モータ試験治具の試作，および平成26年度試作したインホイールモータの改良費用として使用する予定である。
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Research Products
(10 results)
