希土類ボンド磁石を用いた自動車駆動用リラクタンストルク活用モータに関する研究

本年度はまず，昨年度に検討した「ボンド磁石PMASynRMの不可逆減磁解析手法の検討」の成果をIEEJ論文誌で発表した。次に，「ロータ構造改良による低振動化」について取り組んだ。モータのコギングトルクは，低速時のモータ騒音や振動要因となるため低減する必要がある。コギングトルクを低減するロータ表面の溝を設計するためには，溝の位置や幅，深さなど多くの寸法を最適化する必要がある。先行研究では，全ての寸法を有限要素解析による試行錯誤で求める手法が提案されているが，解析時間が非常に長くなってしまう問題があった。そこで，本研究では昨年度に，有限要素解析を最小限とし，溝の形状（位置と幅）を理論ベースで設計する手法を提案した。本年度は，提案手法を用いて磁石配置が異なる2種類のIPMSMに最適な溝を設計した。その結果，磁石配置に関わらずコギングトルクが大幅に低減されることを解析的に明らかにした。さらに，溝の無い基準モデルと最適な溝を設けたモデルの試作機を製作し，コギングトルク波形を測定した。実験結果より，最適な溝を設けたモデルは，コギングトルク波形の主要次数成分が60%以上低減することを明らかにした。しかし，コギングトルクの低減率は解析値より小さく，引き続き検討すべき課題も残った。なお，本来であれば希土類ボンド磁石を適用したPMASynRMの試作機で検証したいが，試作機の製作が直ぐには難しかったため，今回の実験には希土類焼結磁石を適用したIPMSMの試作機を用いた。本成果を国際学会で1件発表し，IEEE論文誌に1件投稿中である。

本年度はまず，昨年度に検討した「ボンド磁石PMASynRMの不可逆減磁解析手法の検討」の成果をIEEJ論文誌で発表した。次に，「ロータ構造改良による低振動化」について取り組んだ。モータのコギングトルクは，低速時のモータ騒音や振動要因となるため低減する必要がある。コギングトルクを低減するロータ表面の溝を設計するためには，溝の位置や幅，深さなど多くの寸法を最適化する必要がある。先行研究では，全ての寸法を有限要素解析による試行錯誤で求める手法が提案されているが，解析時間が非常に長くなってしまう問題があった。そこで，本研究では昨年度に，有限要素解析を最小限とし，溝の形状（位置と幅）を理論ベースで設計する手法を提案した。本年度は，提案手法を用いて磁石配置が異なる2種類のIPMSMに最適な溝を設計した。その結果，磁石配置に関わらずコギングトルクが大幅に低減されることを解析的に明らかにした。さらに，溝の無い基準モデルと最適な溝を設けたモデルの試作機を製作し，コギングトルク波形を測定した。実験結果より，最適な溝を設けたモデルは，コギングトルク波形の主要次数成分が60%以上低減することを明らかにした。しかし，コギングトルクの低減率は解析値より小さく，引き続き検討すべき課題も残った。なお，本来であれば希土類ボンド磁石を適用したPMASynRMの試作機で検証したいが，試作機の製作が直ぐには難しかったため，今回の実験には希土類焼結磁石を適用したIPMSMの試作機を用いた。本成果を国際学会で1件発表し，IEEE論文誌に1件投稿中である。