埋め込み磁石型相反回転モータによる電気自動車の駆動方式の研究

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効率を高め、かつ弱め界磁を行える埋め込み界磁の相反型ブラシレスdcモータを製作した。今回の予算では、資金不足のため、別の研究費と組合わせた。電機メーカと打ち合わせを重ね、定格200V,2kW,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た実験ができていない。しかし、般C(萌芽)で製作した別タイプの相反モータやこのモータを駆動するための共振型インバータの実験はある程度まとまってきたので、その結果をまとめる。まず、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トルクの傾きよりの急な場合は、安定であることがわかり、試験装置での実験により、定常状態での安定生を確認した。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等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-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た。今年度の研究で作成した埋め込み磁石型ではさらに高速回転領域での高効率化が期待できる。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、その実験を行った。共振回路でのロスは一定とみなせるので、ある程度出力が大きいと、効率の改善効果は実測されたが、負荷は小さいと損失が増加することがわかった。この点を改良するために、共振電圧をクランプする方式でも試したが、ある程度の効果しかなかった。