| 研究課題/領域番号 |
21H01315
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
阿部 貴志 長崎大学, 工学研究科, 教授 (30222649)
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| 研究分担者 |
浜崎 真一 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (80363472)
横井 裕一 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (80610469)
大道 哲二 長崎大学, 工学研究科, 助教 (50739175)
大友 佳嗣 長崎大学, 工学研究科, 助教 (60964442)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
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| キーワード | 可変界磁モータ / 電池推進船 / 同期モータ / ダイオード整流 / ブラシ無し自己励磁 / ブラシなし自己励磁 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
自動車業界における環境対応車だけでなく，航空機や建機，船舶の電動化が進んでいる。それらには，97%を超える最高効率を理由に永久磁石モータが利用されているが，最高効率点を外れた運転が継続すると，平均効率の低下につながる。
本申請では，研究代表者が提案する半波整流可変界磁モータを小型電池推進船へ適用する。本モータは，永久磁石が不要で，固定子電流により自己励磁される界磁磁束を変更し，様々な運転場面にて最高効率点を移動可能となるため，平均効率が向上し，燃料費とCO2排出量の削減を可能とする，モータドライブの設計と制御法を確立する。また，シミュレーションを用いて電池推進船に適用した特性検証を実施する。
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| 研究実績の概要 |
全研究期間では，(a)電磁界解析を用いて(a-1)低船速・低トルク領域と(a-2)高船速・高トルク領域での高効率・高トルク設計に取り組み，(a-3)全船速・全トルク領域へと展開した試作機を作成する。また，(b)船舶負荷に対応可能な制御法の確立と実機検証，(c)シミュレーションを用いた電池推進船に適用した際の特性検証を実施する。
2023年度において
(a)モータ設計：昨年の成果である試作機の最終設計モデルを用いて，(b)で得られた試作6極機モータの特性と比較にて乖離のない効率特性が得られ，本モータの設計手法や得られたモデルの有用性が確認された。また，全船速領域におけるトルク低減と低船速・高トルク領域での更なる効率向上に向けて，永久磁石を挿入した改良設計を実施した。この設計においては，回転子磁極に永久磁石を挿入することで半波整流ブラシなし励磁やリラクタンストルクへの影響を与えない配置を検討した。
(b)実機検証：昨年度の成果である6極機試作モータに対して(a)での比較検証に利用するために基礎特性試験を実施した。また，リラクタンストルクを併用する高トルク／電流制御法を適用してトルク・効率特性を取得し，界磁電流や進角を制御することで(a)へ実機検証結果を得た。さらに，昇圧DC-DCコンバータを導入した制御システムによりモータへの供給電圧を昇圧することで半波整流ブラシなし励磁に必要となる三角波電流波形の追従性を高めた高効率・高トルク化の実証試験を実施した。
(c)シミュレーション検討：昨年度までの成果である電池推進船の特性検討モデルに対して，試作機のビヘイビアモデルの導入方法を検討し，シミュレーション時間に負担をかけない縮約モデルの作成方法を確立した。また，船舶の航行パターンを模擬した速度とトルクのプロファイルデータを作成し，電池推進船の電費特性を算出可能なドライブモデルを作成した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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