永久磁石アシスト式大トルク・高効率スイッチトリラクタンスモータの開発

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平成20年度においては、省・脱レアアースマグネットに対する社会の要求が急速に強まって来たことを踏まえて、昨年度開発した永久磁石アシスト式スイッチトリラクタンス(SR)モータの磁石レス化に取り組んだ。SRモータの特性は、材料の磁気特性に大きく左右される。そこで、通常の無方向性ケイ素鋼板と比べて、2〜3割以上飽和磁束密度の高いパーメンダ(Fe-Co合金)に着目し、その適用可能性について有限要素法(FEM)を用いて検討を行った。その結果、同体格、同寸法のモータで比較すると、従来のSRモータに比べて、定格トルクが40%程度大きくなることが明らかになった。また、鉄損は約半減した。しかしながら一方で、軽負荷領域での優位性は認められなかった。この原因は、軽負荷領域では、SRモータの動作点は磁気特性の線形領域にあるため、性能が巻数とギャップ長で決まってしまうためである。すなわち、パーメンダを利用したメリットが最大限活かされていなかった。そこで、パーメンダの高い飽和磁束密度に着目し、従来よりも固定子極幅やヨーク幅を狭くし、その分巻数を増やす設計をしたところ、軽負荷領域でも2倍以上のトルクの向上が認められた。また、効率では全運転範囲において向上が認められ、最大で約5%の効率改善を実現した。なお、上記のパーメンダ適用SRモータの設計には、機器パラメータが性能に及ぼす影響を,統計的かつ効率的に評価できる設計手法である実験計画法を用いることで、モータ設計の効率化を図った。