圧粉磁心を用い永久磁石を使用しない電気自動車の開発

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22560261
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 石川 赴夫 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40159695)
• Keywords: 電気自動車 / 脱レアアース / スイッチトレラクタンスモータ

Research Abstract

電気自動車を普及させるには,燃費(効率)を低下させずに価格を抑えた電気動車用のモータおよびその駆動装置の開発が必要である。本年度は最初の年であるので,価格を抑えるために,モータ価格の大部分を占める永久磁石材料を用いないモータ構造について検討し,その最適設計および試作機の製作を行った。
その結果,永久磁石を用いない場合はスイッチトレラクタンスモータ構造が適するという結論に至った。次に,その主要形状として固定子歯数24,回転子歯数16のモータ,固定子歯数18,回転子歯数12のモータ,および固定子歯数12でそれぞれの歯が2つの小さい歯を持ち回転子歯数10のモータの3種類について平均トルクを評価関数としたときのモータ寸法の最適設計を行った。その際に,外径はプリウス第2世代のモータと同じとして,設計パラメータを9個設定した。トルクの計算は鉄心の非線形を考慮した2次元有限要素解析を用い,最適化の手法は実験計画法を反復して用いた。なお,制御電流は理想状態すなわち矩形波とした。最適化の結果,小さい歯を持つ構造では大きいトルクが得られないことが分かった。固定子歯数24,回転子歯数16のモータ,固定子歯数18,回転子歯数12のモータについては,どちらも平均トルク470N・mという大きな値を得ることができた。最適化された寸法を用いて,2種類のモータを試作した。しかし,価格の問題で,試作機では軸方向の寸法を数分の1とした。