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高性能化と低コスト化を両立する自動車駆動用アキシャルギャップモータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K20429
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0302:電気電子工学およびその関連分野
研究機関岡山大学

研究代表者

綱田 錬  岡山大学, 環境生命自然科学学域, 研究准教授 (40965646)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード省エネルギー / 自動車駆動用モータ / 電気自動車(EV) / アキシャルギャップモータ / 低コスト / 高効率 / フェライト磁石 / 高効率化 / 実機検証 / 低消費電力 / 低コスト化 / 高性能化と低コスト化の両立 / 丸線
研究開始時の研究の概要

本研究では,自動車駆動用のアキシャルギャップモータにおいて,低価格なフェライト磁石と丸銅線を用いながらも,市販のモータと同等以上の性能を実現し,『高性能化と低コスト化を両立した自動車駆動用モータ』を実現する。申請者はこれまでに,磁場解析で上記の実現可能性を検証し,解析においては市販モータに対し,同等以上の性能を達成できる新構造を提案している。本課題における目的は,提案モータを試作し,実機検証で有用性を明らかにすると同時に,その結果に基づいた改良設計を実施し,実用化に向けた更なる性能向上を実現することである。

研究成果の概要

近年,電気自動車の駆動源となる永久磁石同期モータの生産台数が大幅に増加すると予想されている。そのためモータの更なる高性能化のみならず,低コスト化との両立も求められている。しかし,現状のモータの多くは高性能化を実現するため,高価格なネオジム焼結磁石や平角銅線を使用している。そこで本研究では,アキシャルギャップモータにおいて新しい回転子構造の提案と固定子の先端形状を最適化することで,低価格なフェライト磁石と丸銅線を用いながらも,従来モータと同等以上の性能を実現できる『高性能化と低コスト化を両立した自動車駆動用モータ』の開発に成功した。最終的に提案モータの試作機を開発し,有効性を実験で明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年,世界中で自動車の電動化の動きが活発になっており,自動車の駆動源がエンジンからモータに変わりつつある。経済産業省によると,我が国でも2030年にはモータを駆動源としたEV等の販売台数を全体の約50~70%にするための政策が進められている。以上より,自動車駆動用モータの生産台数が飛躍的に増加することが予想されており,今後の駆動用モータは高性能でありながら,「低コスト」で生産できることが重要である。本研究の提案モータは「フェライト磁石」と「丸銅線」という低価格な材料で一般的な駆動用モータと同等以上の性能を実現できるため,将来的に自動車駆動用モータの有力な選択肢となる可能性を持っている。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Designing and Prototyping an Axial-Flux Machine Using Ferrite PM and Round Wire for Traction Applications: Comparison with a Radial-Flux Machine Using Nd-Fe-B PM and Rectangular Wire2024

    • 著者名/発表者名
      Tsunata Ren、Izumiya Kosuke、Takemoto Masatsugu、Imai Jun、Saito Tatsuya、Ueno Tomoyuki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industry Applications

      巻: - 号: 3 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1109/tia.2024.3371959

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Proposal of an Axial-Flux Permanent-Magnet Machine Employing SMC Core With Tooth-Tips Constructed by One-Pressing Process: Improving Torque and Manufacturability2023

    • 著者名/発表者名
      Tsunata Ren、Takemoto Masatsugu、Imai Jun、Saito Tatsuya、Ueno Tomoyuki
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 109435-109447

    • DOI

      10.1109/access.2023.3321829

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of Thermal Characteristics in Various Aspect Ratios for Radial-Flux and Axial-Flux Permanent Magnet Machines2023

    • 著者名/発表者名
      Tsunata Ren、Takemoto Masatsugu、Imai Jun、Saito Tatsuya、Ueno Tomoyuki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industry Applications

      巻: 59 号: 3 ページ: 3353-3367

    • DOI

      10.1109/tia.2023.3255845

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The Superiority of Efficiency Considering Harmonic Current caused by PWM inverter in Axial-Flux PM Machine Using Ferrite PM for Traction applications: Compasiron to Radial-Flux PM Machines Using NdFeB PM2023

    • 著者名/発表者名
      Tsunata Ren、Takemoto Masatsugu、Imai Jun、Saito Tatsuya、Ueno Tomoyuki
    • 学会等名
      IEEE ENERGY CONVERSION CONGRESS and EXPO. (ECCE2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Teaching Method for Electrical Machines Focusing on Differences Between Simulation and Experimental Verification2023

    • 著者名/発表者名
      Tsunata Ren、Takemoto Masatsugu
    • 学会等名
      2023 IEEE 10th International Conference on E-Learning in Industrial Electronics (ICELIE)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PWM駆動時における自動車駆動用アキシャルギャップモータのラジアルギャップモータに対する効率優位性の検証2023

    • 著者名/発表者名
      綱田錬,竹本真紹,今井純,齋藤達哉,上野友之
    • 学会等名
      令和5年電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] The Superiority of Efficiency Considering Harmonic Current caused by PWM inverter in Axial-Flux PM Machine Using Ferrite PM for Traction applications: Compasiron to Radial-Flux PM Machines Using NdFeB PM2023

    • 著者名/発表者名
      R. Tsunata, M. Takemoto, J. Imai, T. Saito and T. Ueno
    • 学会等名
      IEEE ENERGY CONVERSION CONGRESS and EXPO. (ECCE2023)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Axial-Flux Machine Using Ferrite PM and Round Wire Competitive to Radial-Flux Machine Using Nd-Fe-B PM for HEV Traction2022

    • 著者名/発表者名
      K. Izumiya, R. Tsunata, M. Takemoto, J. Imai, T. Saito and T. Ueno
    • 学会等名
      IEEE International Conference of Electrical Machines (ICEM2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェライト磁石と丸線を採用した自動車駆動用アキシャルギャップモータにおける高出力密度化及び高効率化のための検討2022

    • 著者名/発表者名
      和泉谷洸輔,綱田錬,竹本真紹,今井純,齋藤達哉,上野友之
    • 学会等名
      令和4年電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Comparison of Thermal Characteristic in Various Aspect Ratios of Radial-Flux and Axial-Flux Permanent Magnet Machines2022

    • 著者名/発表者名
      R. Tsunata, M. Takemoto, J. Imai, T. Saito and T. Ueno
    • 学会等名
      IEEE ENERGY CONVERSION CONGRESS and EXPO. (ECCE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-09-01   更新日: 2025-01-30  

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