磁気的相互作用を考慮した磁気ギヤードモータの定量解析モデル構築と最適制御法の確立

従来の表面磁石（SPM）型は脱調トルクが制御不可であったが、IPM－MGMは脱調トルクの制御によりトルク密度のさらなる向上が期待できる。特に，電流位相角0 deg.の脱調トルクが大きい大容量機ほど，遅れ電流位相角によるトルク密度の向上効果が大きいと考えられる。そこで，本年度は大容量のIPM磁気ギヤードモータを新たに設計し，磁気的相互作用を用いたトルク密度の向上について実機検証を行った。設計目標は、体格が直径380 mm，軸長50 mm，目標最大トルク500 N・mに定めた。有限要素法による設計の結果、目標を満足する設計解が得られたため、実機を試作し実験を行った。まず、脱調トルクの測定を行った結果、試作機は456 N・mで脱調し、目標の90%を達成する成果が得られた。磁気的相互作用によるトルク密度の向上の実験では、遅れ電流位相角-30 deg.の脱調トルクは電流位相角0 deg.の456 N・mから14 N・m増加し、470 N・mを達成した。なお、470 N・mを本試作機の磁気回路部分の体積で割って求めたトルク密度は83 N・m/Lであった。これまで報告された他の研究における磁気ギヤード機の試作試験結果において，トルク密度75 N・m/Lを上回る結果はわずかであることから，概ね良い結果が得られたと考える。したがって，磁気的相互作用がトルク密度の向上に有用であることが明らかとなった。　また、本年度は磁気ギヤードモータを小型EV用インホイールモータへ応用することを目的に、SRモータと磁気ギヤを組み合わせた新しい磁気ギヤードモータの設計も行った。設計の結果、提案モータは、従来の磁気ギヤードモータやダイレクトドライブ用のPMモータと比較して、電気自動車に要求される幅広い速度―トルク特性を満足することが明らかとなった。

従来の表面磁石（SPM）型は脱調トルクが制御不可であったが、IPM－MGMは脱調トルクの制御によりトルク密度のさらなる向上が期待できる。特に，電流位相角0 deg.の脱調トルクが大きい大容量機ほど，遅れ電流位相角によるトルク密度の向上効果が大きいと考えられる。そこで，本年度は大容量のIPM磁気ギヤードモータを新たに設計し，磁気的相互作用を用いたトルク密度の向上について実機検証を行った。設計目標は、体格が直径380 mm，軸長50 mm，目標最大トルク500 N・mに定めた。有限要素法による設計の結果、目標を満足する設計解が得られたため、実機を試作し実験を行った。まず、脱調トルクの測定を行った結果、試作機は456 N・mで脱調し、目標の90%を達成する成果が得られた。磁気的相互作用によるトルク密度の向上の実験では、遅れ電流位相角-30 deg.の脱調トルクは電流位相角0 deg.の456 N・mから14 N・m増加し、470 N・mを達成した。なお、470 N・mを本試作機の磁気回路部分の体積で割って求めたトルク密度は83 N・m/Lであった。これまで報告された他の研究における磁気ギヤード機の試作試験結果において，トルク密度75 N・m/Lを上回る結果はわずかであることから，概ね良い結果が得られたと考える。したがって，磁気的相互作用がトルク密度の向上に有用であることが明らかとなった。　また、本年度は磁気ギヤードモータを小型EV用インホイールモータへ応用することを目的に、SRモータと磁気ギヤを組み合わせた新しい磁気ギヤードモータの設計も行った。設計の結果、提案モータは、従来の磁気ギヤードモータやダイレクトドライブ用のPMモータと比較して、電気自動車に要求される幅広い速度―トルク特性を満足することが明らかとなった。