磁束変調原理を利用したEV向け可変磁束ハーフマグネットモータの開発

本研究では，幅広い運転領域において高効率で駆動でき，かつ永久磁石（PM）の使用数を半減できる電気自動車向け可変磁束ハーフマグネットモータを開発する。開発するモータは，現在主流のPMモータとは異なり，回転子の磁極をPM極と鉄極で交互に構成し，固定子に設けた界磁巻線によって運転状態に応じて磁極から出る磁束を最適化するものである。申請期間では，当該モータについて次の検討を行う。（1）有限要素解析（FEA）を用いて実験機を設計する。（2）実験機を製作して原理の有効性を検証する。（3）数式によるモデル化を行い，適切な駆動技術を検討する。【研究開始前の準備（研究計画調書作成時～令和4年度研究開始まで）】令和4年度の研究をスムーズに進めるために，開発するモータの実験機（以下，1号機と記す）を前倒しで設計・製作した。1号機は，大学の実験室内で原理確認をし易いように出力800 Wのミニモデルとし，学生と手作りした。実験の結果，基本的な動作は確認できたものの，巻線と鉄心間の絶縁不良などが生じて原理の有効性を十分に検証できなかった。【令和4年度】前述の準備段階で得た知見を基に，令和4年度は1号機の問題点を改良した2号機を設計・製作した。また，製作した2号機を用いて，開発するモータの電磁気特性を詳細に検討した。さらに，開発するモータの優位性を明らかにするために，既存のPMモータとFEAシミュレーションにより比較した。結果として，開発するモータは，既存のPMモータに比べて高負荷時には界磁巻線により磁極から出る磁束を増加させると既存のPMモータに匹敵するトルクが得られ，高速回転時には界磁巻線により磁極から出る磁束を減少させることで運転範囲の拡大と効率の向上が図れることなどを明らかにした。

本研究では，幅広い運転領域において高効率で駆動でき，かつ永久磁石（PM）の使用数を半減できる電気自動車向け可変磁束ハーフマグネットモータを開発する。開発するモータは，現在主流のPMモータとは異なり，回転子の磁極をPM極と鉄極で交互に構成し，固定子に設けた界磁巻線によって運転状態に応じて磁極から出る磁束を最適化するものである。申請期間では，当該モータについて次の検討を行う。（1）有限要素解析（FEA）を用いて実験機を設計する。（2）実験機を製作して原理の有効性を検証する。（3）数式によるモデル化を行い，適切な駆動技術を検討する。【研究開始前の準備（研究計画調書作成時～令和4年度研究開始まで）】令和4年度の研究をスムーズに進めるために，開発するモータの実験機（以下，1号機と記す）を前倒しで設計・製作した。1号機は，大学の実験室内で原理確認をし易いように出力800 Wのミニモデルとし，学生と手作りした。実験の結果，基本的な動作は確認できたものの，巻線と鉄心間の絶縁不良などが生じて原理の有効性を十分に検証できなかった。【令和4年度】前述の準備段階で得た知見を基に，令和4年度は1号機の問題点を改良した2号機を設計・製作した。また，製作した2号機を用いて，開発するモータの電磁気特性を詳細に検討した。さらに，開発するモータの優位性を明らかにするために，既存のPMモータとFEAシミュレーションにより比較した。結果として，開発するモータは，既存のPMモータに比べて高負荷時には界磁巻線により磁極から出る磁束を増加させると既存のPMモータに匹敵するトルクが得られ，高速回転時には界磁巻線により磁極から出る磁束を減少させることで運転範囲の拡大と効率の向上が図れることなどを明らかにした。