2004 Fiscal Year Annual Research Report
環境と運転性能を両立する車載用ターボチャージャの超高速電動ドライブに関する研究
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16360137
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
野口 敏彦 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10237828)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齊藤 和夫 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (10143827)
茨木 誠一 三菱重工業株式会社, 長崎研究所, 主任(研究職)
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| Keywords | 超高速モータドライブ / ターボチャージャ / インバータ / チョッパ / 希土類磁石 / 磁界解析 / エンジン / 省エネルギー |
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| Research Abstract |
平成16年度は本研究課題のうち,実験検証用のターボチャージャ用超高速電動発電機のプロト試作と超高速ドライブ用インバータのプロト試作を完了するとともに,それらの組み合わせ試験および評価を行った。その結果,以下の研究成果が得られた。
(1)ターボチャージャ用超高速電動発電機のプロト試作
固定子コア:0.15mm超薄手電磁鋼板を成層して固定子コアを構成し、6スロット以外に3スロットの固定子コアを設計・試作した。
固定子巻線:集中巻とし、固定子巻線インダクタンスはわずか9μHとなった。
回転子磁石:高温でも減磁しにくい最新のネオジウム系磁石を採用した。
回転子補強:カーボンファイバと合金スリーブを用いて200m/s以上の周速にも耐えるように設計・試作した。
(2)超高速ドライブ用インバータのプロト試作
プリント基板:4層カラスエポキシ基板を採用し,内層に大電流を流せる構成を採ってインハータおよびチョッパの主回路を配した。また,両表面には主回路のほかゲートドライブ回路を配し,部品類のほとんどを表面実装とした。これにより通常の電線による配線が全くない構成となった。
擬似電流形インバータ:直流バスの電圧を72Vと想定し,直流バスに電流制御形チョッパをもち、インバータ部で120°通電を行う擬似電流形インバータを採用した。
(3)組み合わせ試験および評価
三菱重工業の流体機械試験施設を利用して、ターボチャージャに組み込んだ超高速電動発電機と超高速ドライブ用インバータの組み合わせ試験を実施した。回生運転においては120,O00r/minにおいて1.3kWの電力を回収できることを確認した。また,力行運転では120,000r/minにおいて2.2kWのインバータ出力を確認するとともに220,000r/minまでの定出力運転を実現した。
(4)今後の課題
現状の試験設備ならびに方法では,正確な効率特性や損失分析が不可能なので,再度超高速MGセットを試作して実験検証を行う。また,車載への実用化を目指して直流バスの低電圧化を図る。
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