| 研究課題/領域番号 |
23K19128
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0302:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
永井 歩美 奈良工業高等専門学校, 電気工学科, 助教 (40983367)
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| 研究期間 (年度) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 横方向磁束型SRモータ / 3次元構造 / SRモータ / 多極化 / 3次元構造SRモータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，従来の油圧系をモータに置き換えたハイブリット重機の開発が進んでいる。その要求を満たすため，永久磁石（PM）モータが使用されている。しかしながらPMモータにはレアアースの供給不安および高コストの課題がある。
そこで本研究では3次元構造SRモータの横方向磁束型スイッチトリラクタンスモータ（TFSRM）に着目し，多極による大トルク化の理論解明と検証および2相TFSRMにおける方向性をもつ構造を提案することで，TFSRMの有用性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本年度は横方向磁束型スイッチトリラクタンスモータ（TFSRM）の相数や極数によるトルク特性の違いについて解明を行い，課題解決法を提案した。
TFSRMは従来の一般的なSRモータよりも大トルクが可能であるため，その可能性に期待されている。そこで先行研究では一般的なSRモータとトルク特性に比較を行った。その結果従来のSRモータに比べ，トルクが上昇することが明らかとなった。しかしながら，相ごとに発生するアンバランス特性も発見された。電流およびトルクのアンバランスが発生すると各相の制御系に悪影響を及ぼす等，正常な運転か不可能となる。そこで3相TFSRMのアンバランス原因を解明するため有限要素法（3D-FEM）を用いて解析を行った。解析の結果，アンバランスの要因は，各相の磁気回路が互いに独立していないこととそれによって磁気回路の対称性が失われたためと考えられる。
そこで本研究ではさらに，2相TFSRMと4相TFSRMの電流およびトルク特性について検討を行った。
中でも2相TFSRMは，各相の磁気回路は独立していなかったものの対称性を持っていたため，電流およびトルクにおけるアンバランス特性はきれいに改善され，特性向上が見込まれる傾向が得られた。一方，4相TFSRMは構造的に上下対称であるが，励磁タイミングの関係上，磁気回路的には非対称であり電流およびトルク特性においてアンバランス現象が顕著に発生した。このことより，アンバランス現象やトルク密度の観点から2相TFSRMが好特性を示すことが明らかとなった。
続いて，極数に対する検討として，TFSRMの簡易磁気回路を導出し，FEMと比較検討を行った。
その結果，TFSRMは従来のSRモータと違い，極数増加に伴い，トルク増加の傾向を示すことが明らかとなった。しかし，計算手法毎の差異がみられたため今後検討予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
TFSRMは基本パラメータによる特性も明らかとなっていなかった。そこで，本研究では相数と極数による影響をはっきりさせたことで原理および基本パラメータの解明につながったことから本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
残された課題としてTFSRMの極数設計を行った試作機における実機検証がある。
ハイブリット重機用モータとしての実現可能性を判断するため，これまで行ってきた低損失化の対策および高トルク化の特性を組み合わせたTFSRMを提案・検証を進めていきたい。
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