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Development of a motor system for high speed motor and magnetic gear

高速电机和磁力齿轮电机系统的开发

基本信息

批准号：
17J10259
负责人：
相曽浩平
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J10259/
关键词：
磁気ギア高速モータ

项目摘要

本研究では高速モータと非接触で動力を伝達できる磁気ギアを一体化したモータシステムを構築することでモータシステムの高効率化と小型化に加え, 摩擦を無くすことによる高付加価値化を実現することを目的として研究活動を行った。一年目に理論構築したフラックススイッチング型磁気ギアの原理検証機を製作し, 特性評価を行った。実機実験により, 提案するフラックススイッチング型磁気ギアは目標回転速度30000回転/分で動作可能であり, リラクタンス型磁気ギアに比べて高トルク密度を満たすことを検証した。また, 20000回転/分以上の駆動領域において80%~90%の高い効率が得られることを明らかとした。これまでの先行研究において20000回転/分以上の速度領域で駆動可能な磁気ギアは存在せず, 実機実験より高速領域で動作可能かつ高効率が得られたことは特筆すべき成果といえる。モータシステムの更なる高効率化と小型軽量化のためMagnetic Multiple Spur Gear(MMSG)を提案した。MMSGは一つの出力ロータと複数の入力ロータから構成され, 全ての入力ロータに小型・高速モータが取り付けられている。固定鉄片(変調子)を用いず, 入力ロータの磁束を直接的に出力ロータに伝達するためエアギャップ中の高調波磁束が少なく損失を大幅に低減できる。出力40kWのEV用インホイールモータシステムを対象にMMSGと磁気ギアと高速モータの駆動システムを設計し, 有限要素法解析により提案するモータシステムの小型化と高効率化の有効性を示した。上記までの研究成果を国際会議2件(ECCE2018, IECON2018) で研究発表し, さらに一年目に検討したリラクタンス型磁気ギアの内容をまとめた米国論文誌(IEEE Transaction on Industry Applications)に投稿した。

This study aims to integrate high-speed, non-contact, dynamic, magnetic, and structural components, increase efficiency and miniaturization, and eliminate friction. A theoretical framework for the construction of a magnetic field model is proposed, and its characteristics are evaluated The machine can be operated at a speed of 30000 cycles per minute, and the magnetic field density is higher than that of the magnetic field. 80%~90% of the high efficiency rate in the field of motion above 20000 cycles per minute is obtained. In this study, the speed field above 20000 rpm may be affected by magnetic force, but the speed field may be affected by high efficiency. High efficiency and compact Magnetic Multiple Spur Gear(MMSG) MMSG is composed of a large number of input power components, all of which are small and high speed. Fixed iron plate (tuning) is used in the middle, the input force of the magnetic beam is directly generated, the output is increased, and the high frequency magnetic beam in the middle is greatly reduced. The design of MMSG, magnetic resonance and high-speed motor system for EV with output of 40kW is analyzed by finite element method, and the miniaturization and high efficiency of motor system are demonstrated. The research achievements mentioned above were presented at two international conferences (ECCE2018, IECON2018), and the contents of the research results were discussed in the current year.