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空飛ぶ車への応用を目指したドローン用高出密度・高効率電気モータ駆動システムの開発

开发高密度、高效率的无人机电机驱动系统，旨在应用于飞行汽车

基本信息

批准号：
20K04438
负责人：
石川赴夫
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04438/
关键词：
ドローンモータ高出力密度

项目摘要

2019年度の先行研究で，市販のモータ，プロペラ，LiPoバッテリーを用いて小型機を試作し，10kgの錘を持ち上げることに成功した。この小型機の推力は自重を含めると17.3kgfであった。2020年度は，人が乗れることを想定した空飛ぶ車への応用を目指して，自重を含めて140kgをある程度の速度で移動できるモータを最適設計依頼することを目的として研究を行った。2019年度の結果から人を運ぶことの出来る静止推力140kgfのドローンのために必要なプロペラ，モータ，ESC，バッテリーの容量を推定した。モータ設計・試作，インバータ設計・試作を行うために候補に近いものを選定し特性を測定した。その結果以下のことが分かった。(1)プロペラについては，最適回転速度がより高速なものが必要である。(2)バッテリー出力電流については今回用いたモータ，インバータの効率と同程度であれば十分である。(3)プロペラの静止推力係数と必要なモータ出力の係数は，回転数のみに依存すると考えたが，実験結果よりプロペラの直径やピッチも影響する。2021年度は，自重を含めて140kgを持ち上げるために，1個で35kgを持ち上げることのできるモータを再設計してきた。その方法として，(1)予定していたトポロジー最適化手法を用いて12極のラジアルギャップ型モータとアキシャルギャップ型モータの回転子を設計する，(2)極数を変えるなど条件を変えて検討を行うこととした。2022年度は，自重を含めて140kgを持ち上げるために，1個で35kgを持ち上げることのできるインナーロータ型モータを設計した。そこでは，モータ形状を多変数のパラメータで表し，タグチメソッドを用いる方法で最適設計した。そして，最適設計したモータを試作した。

In 2019, the pilot study was successfully conducted on a small computer with a 10kg hammer. The thrust of the small machine is 17.3kgf. In 2020, the research on the optimal design of the vehicle was carried out. 2019 results: static thrust 140kgf, required selection, ESC, capacity estimation Design·Trial·Test·Test The result is the following: (1)If you want to choose the best return speed, it is necessary to have a high speed. (2)The output current is reduced to the same level as the output current. (3)The static thrust coefficient and the necessary torque coefficient are dependent on the number of rotations, and the results are influenced by the diameter of the rotation. In 2021, the self-weight was 140kg, and the weight was 35kg. The method includes: (1) determining the optimal method for the selection of 12 poles,(2) changing the number of poles, and (3) determining the optimal method for the selection of 12 poles. In 2022, the self-weight was 140kg, and the weight was 35kg. The most suitable design method is to change the shape of the object into a variety of shapes. The best way to design is to try.