| 研究課題/領域番号 |
20J10951
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 岡山大学 (2021)
北海道大学 (2020) |
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研究代表者 |
綱田 錬 岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 高効率モータ / 省エネルギー化 / アキシャルギャップモータ / 低コスト / 圧粉鉄心 / ネオジムボンド磁石 / 産業用モータ / 産業用途 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我が国における消費電力の半分以上をモータが占めていることから，様々なモータの高効率化が必須である一方で，近年の技術の進歩によって単純な高効率化のみならず，小型化や低コスト化等も同時に実現できる付加価値の高いモータへのニーズが高まっている。そこで，本研究ではモータを採用するシステムの小型化に有効である「扁平形状」を持つモータの高効率化に着目している。扁平形状に対して有利であるアキシャルギャップ型のモータにおいて，適切な磁石材料や固定子・回転子の形状，及び製造方法等を総合的に解析や実験によって評価し，最大約95%という非常に高い効率と低コスト，小型化を同時に実現できるモータの実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の大きな意義は，我が国の消費電力の約55%を占めるモータの高効率化を推進することである。更にその中でも，約50%を占める産業用途に使用されるモータに着目しており，日本の省エネルギー化に貢献することを目的としている。また，より小型・低コストな付加価値の高いモータを実現することも本研究の狙いである。またモータシステムによっては，システム全体の小型化のため，扁平なモータが求められるため，本研究では扁平形状で高いトルクを実現できるアキシャルギャップモータ(AGM)に着目した。
2020年度までに，回転子のコアレス化やネオジムボンド磁石の適用によって従来AGMから効率を10%pt.以上改善することに成功している。また，固定子コアに使用する圧粉磁心(SMC)について，仮想材料を膨大に作成し，有限要素法でモータ特性に与える影響を明らかにした。
2021年度の成果としては，上記の仮想材料におけるモータ特性への影響を考察し，AGMの高効率化に適しているSMCの材料特性を定量的に示すことに成功した。また，AGMの高効率化の観点からの材料開発の方針を学術論文にて提案した。加えて，材料メーカーとの協力により，提案したSMCの開発方針に沿って実際に新しい材料を開発した。その材料を固定子コアに用いたAGMを実現し，実験により評価した結果，6000 rpmという高速回転において，96%を超える最高効率を示した。また，運転範囲によっては，従来のSMCを用いたAGMに比べて7%pt.以上の効率向上を実現した。SMCの仮想材料に基づいた材料特性を実現でき，AGMの効率を飛躍的に改善できることを実験で明らかにしたことは大きな成果であり，この成果はAGMの高性能化に大きく貢献する可能性がある。また，以上の成果は2本のジャーナル論文や学会にて成果を公表しており，関連学会から発表賞を受賞するなどしている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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