高速永久磁石型ベアリングレスモータの大容量化に関する研究

昨年度までに，2極電動機・4極軸支持構造を備えた埋込永久磁石型ベアリングレスモータ(BelM)において， これまで明らかでなかった10000 rpmから30000 rpmまでの高速回転での軸支持電力・トルク・損失・軸支持電力を含めた総合効率などの詳細な運転特性を明らかにした。さらに加えて，PWMインバータのスイッチング周波数が運転特性へ与える影響の検証を行った。しかし，30000 rpmという高速回転において，発熱が非常に大きいため，最大出力での連続運転が困難であることがわかった。また，世界中でBelMの研究開発が行われているが，出力密度10 kW/Lかつ連続運転が可能な大容量・高速BelMは，報告されていない。そこで本年度は，昨年度までの実験結果を基に，昨年度の30000 rpm・10 kWよりも高速回転かつ高出力である60000 rpm・60kW・出力密度10 kW/L以上において連続運転が可能な高速BelMの基礎検討を行った。まず，埋込磁石型回転子の場合，損失が大きく連続運転が困難であった。そこで，高出力密度かつ連続運転を達成するために，並行着磁されたリング磁石を用いた表面貼付磁石(SPM)型回転子構造を備えた6極電動機・8極軸支持構造を持つBelMとした。そして，以上のSPM型BelMにおいて，出力密度の観点から，60000 rpm・60kW・出力密度10 kW/L以上の実現可能性を検討した。同時に，軸支持力の観点からも，想定回転子自重に対して十分な軸支持力の実現可能性を検討した。さらに，出力密度・軸支持力について所定の目標を実現可能なSPM型BelMにおいて，損失密度の観点から，連続運転の実現可能性を検討した。以上により，10 kW/Lという高出力密度かつ連続運転が可能な高速BelMの見通しを立てた。

昨年度までに，2極電動機・4極軸支持構造を備えた埋込永久磁石型ベアリングレスモータ(BelM)において， これまで明らかでなかった10000 rpmから30000 rpmまでの高速回転での軸支持電力・トルク・損失・軸支持電力を含めた総合効率などの詳細な運転特性を明らかにした。さらに加えて，PWMインバータのスイッチング周波数が運転特性へ与える影響の検証を行った。しかし，30000 rpmという高速回転において，発熱が非常に大きいため，最大出力での連続運転が困難であることがわかった。また，世界中でBelMの研究開発が行われているが，出力密度10 kW/Lかつ連続運転が可能な大容量・高速BelMは，報告されていない。そこで本年度は，昨年度までの実験結果を基に，昨年度の30000 rpm・10 kWよりも高速回転かつ高出力である60000 rpm・60kW・出力密度10 kW/L以上において連続運転が可能な高速BelMの基礎検討を行った。まず，埋込磁石型回転子の場合，損失が大きく連続運転が困難であった。そこで，高出力密度かつ連続運転を達成するために，並行着磁されたリング磁石を用いた表面貼付磁石(SPM)型回転子構造を備えた6極電動機・8極軸支持構造を持つBelMとした。そして，以上のSPM型BelMにおいて，出力密度の観点から，60000 rpm・60kW・出力密度10 kW/L以上の実現可能性を検討した。同時に，軸支持力の観点からも，想定回転子自重に対して十分な軸支持力の実現可能性を検討した。さらに，出力密度・軸支持力について所定の目標を実現可能なSPM型BelMにおいて，損失密度の観点から，連続運転の実現可能性を検討した。以上により，10 kW/Lという高出力密度かつ連続運転が可能な高速BelMの見通しを立てた。