新型相反回転モータによる電気自動車駆動の研究

相反モータの方式をブラシレスdcモータにし、効率を高める事を第一の目的とした相反型ブラシレスdcモータを製作した。今回の予算では、資金不足のため、別の研究費と組み合わせた。電機メーカと打ち合わせを重ね、定格200V,1.5kW,1800RPM、スリップリング給電方式とした。コスト節減のため、トルク測定器などの試験装置は別会社へ注文したので、このレポートを書く段階でまだ実験ができていない。しかし、昨年度の一般C(萌芽)で作成した誘導電動機タイプの相反モータでは十分実験できたので、その結果をまとめる。まず、相反モータが安定に回るかどうかについて検討し、理論解析の結果、両ロータの負荷トルクの速度に対する傾きが電気的トルクの傾きよりの急な場合は、安定であることがわかった。また、試験装置での実験により、定常状態での安定性を解認した。次に、過渡トルクの特性について検討し、スピードセンサレスのトルク制御を実現し、実際に車がカーブを曲がる場合、片輪がスリップする場合のトルク配分の過渡現象を実験により確認した。ロータのイナーシャとシャフトのバネ係数で決まる時間だけ過渡現象が存在するが、車の運動の時定数に比べればはるかに短い時間でトルクがバランスする事が確認された。さらに、この現象を説明するために、4慣性系のモデルを提案しシミュレーションした結果、ほぼ実験結果と同じトルク応答を得た。これらの結果、デファレンシャルギアのない相反モータによる駆動系が、実車で使用できることが証明され、またそのトルク応答を高める方法が提案された。一方、このモータを効率よく駆動する電力変換器として、共振型のインバータと従来型のハードスイッチインバータを組み合わせて、出力のパワーレベルに応じて、切り替えて使用する方法を提案した。

相反モータの方式をブラシレスdcモータにし、効率を高める事を第一の目的とした相反型ブラシレスdcモータを製作した。今回の予算では、資金不足のため、別の研究費と組み合わせた。電機メーカと打ち合わせを重ね、定格200V,1.5kW,1800RPM、スリップリング給電方式とした。コスト節減のため、トルク測定器などの試験装置は別会社へ注文したので、このレポートを書く段階でまだ実験ができていない。しかし、昨年度の一般C(萌芽)で作成した誘導電動機タイプの相反モータでは十分実験できたので、その結果をまとめる。まず、相反モータが安定に回るかどうかについて検討し、理論解析の結果、両ロータの負荷トルクの速度に対する傾きが電気的トルクの傾きよりの急な場合は、安定であることがわかった。また、試験装置での実験により、定常状態での安定性を解認した。次に、過渡トルクの特性について検討し、スピードセンサレスのトルク制御を実現し、実際に車がカーブを曲がる場合、片輪がスリップする場合のトルク配分の過渡現象を実験により確認した。ロータのイナーシャとシャフトのバネ係数で決まる時間だけ過渡現象が存在するが、車の運動の時定数に比べればはるかに短い時間でトルクがバランスする事が確認された。さらに、この現象を説明するために、4慣性系のモデルを提案しシミュレーションした結果、ほぼ実験結果と同じトルク応答を得た。これらの結果、デファレンシャルギアのない相反モータによる駆動系が、実車で使用できることが証明され、またそのトルク応答を高める方法が提案された。一方、このモータを効率よく駆動する電力変換器として、共振型のインバータと従来型のハードスイッチインバータを組み合わせて、出力のパワーレベルに応じて、切り替えて使用する方法を提案した。