広範囲高効率駆動を実現する新型ＭＡＴＲＩＸモータの実現

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地球温暖化防止に加えて東日本大震災以降は全国的な節電施策が検討実施されている中，我が国の電力使用量の約57%がモータにより消費されている事実から，産業や民生など全ての分野においてモータの高効率化は省エネルギー化に効果的であり，かつ必須であると言える。こうした背景から，省エネルギー社会に向けた取り組みとして，広範囲で高効率駆動を実現するMATRIXモータを提案した。提案するMATRIXモータは複数の駆動回路を接続した多相駆動の埋め込型永久磁石同期モータで構成されており，各相の電機子巻線にHブリッジインバータが接続されている。前年度に行った主な取り組みとして，個別の通電電流制御により低速回転時における出力トルク増加制御の提案，解析および実機検証を行った。埋め込み磁石同期モータは電気自動車やハイブリッド電気自動車などの駆動用モータとして一般的に用いられている。永久磁石を回転子に内包していることから高い磁束密度を実現でき，低速回転時における高トルクを生み出すことができる特徴が挙げられる。しかし従来から広く用いられているベクトル制御は永久磁石同期モータが内包する磁束密度の高調波成分を無視しており，磁束密度を有効利用していないと言える。そこで当該研究では複数の駆動回路とセンサを用いて高調波磁束密度を観測し，出力トルクに寄与する高調波電流を通電することで出力トルクを増加する方法を提案した。6相駆動のオープン巻線を施した8極48スロットの原理検証機を使用してシミュレーションと実機検証を行った。鉄損に比べ銅損が過大な低速域では非常に有効な手段であると言え，特に回転数1500rpm時に最大で約19%のトルク増加および3.3%の効率改善を実現した。その成果は電気学会産業応用部門大会や米国電気学会の国際会議を中心に発表した。