| 研究課題/領域番号 |
21K04008
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
土方 規実雄 東京都市大学, 理工学部, 講師 (70710507)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 電動機 / リラクタンスモータ / バーニアモータ / 超高速 / 同期電動機 / 高速回転 / 同期機 / 磁気変調 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，回転磁界より回転子が速く回転する，これまでにない新しい高速モータの開発を目的としている。従来の同期モータは，回転子が回転磁界と同じ速度に同期して回転することでトルクを発生している。一方で，提案するモータは固定子と回転子の歯数の組み合わせによってモータ自身が磁気ギアのような効果を生じ，回転子が回転磁界より速く回転する増速の効果を得ることができる。本応募課題では，提案するモータについて，（１）回転の原理および発生するトルクの解析的検討，（２）有限要素法解析と実機試験によるトルクの検証，（３）実用化に向けた性能向上の基礎的検討，の実施を計画している。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では，回転子が回転磁界より速く回転する新しい高速モータである増速形バーニアモータを提案し，その特性を解析と試作機を用いた実験により明らかにした。
提案モータにおいては回転子と回転磁界が異なる速度で回転するため従来の同期モータで用いられてきたdq座標系を用いることができない。そこで，新たに仮想の回転子に同期して回転する座標系を定義し，その座標上のインダクタンスを用いて特性を算出する方法を提案した。その結果，提案モータの特性を従来の同期モータと同様に表現することが可能になった。仮想の回転子に同期して回転する座標系の妥当性は試作機を用いた実験により検証され，解析結果とよい一致を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
提案する増速形バーニアモータは，これまでの同期機では困難であった多極の巻線を用いて高速モータを構成することを可能にする。多極の巻線を用いることで，巻線のコイルエンドを小さくしたり，固定子鉄心のヨーク厚を薄くして巻線を巻くことができる部分を増やしたりすることができる。したがって，単位体積当たりの出力を向上できる可能性があり，モータを搭載する機器の小型化・軽量化に貢献できる。本研究課題では提案モータの基本的な構造と特性を明らかにするとともに，ベクトル制御が可能であることを試作機を用いた実験によって示すことができた。これらの研究成果は，今後，提案モータの実用化を検討する上で基礎となると考えられる。
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