Study on high performance design of HEFSM for automotive traction drives

汽车牵引驱动HEFSM高性能设计研究

• 批准号: 22KJ1625
• 负责人: 岡田 孟士
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1625/
• 关键词: 自動車駆動用モータ; 可変磁束モータ; ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ; 高効率化; 高トルク・出力密度化; 振動騒音抑制; 最適化設計; 磁化状態制御

自動車業界において需要が高まっている高性能なモータの開発を目指し，ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ（HEFSM）に着目して，HEFSMの高性能化に関する研究に従事した。特に，本年度は博士課程3年目であり，研究の最終フェーズにあたる。従って，下記に示すような研究に従事し，成果の取り纏めを実施した。高出力密度・高効率化を実現するための磁気回路設計技術として，軸長/外径比及び磁石配置の最適化に関する研究に従事した。現行市販ハイブリッド車搭載の駆動用モータと同等の設計制約の中で，駆動用途における要求性能を達成した上で効率を最大化するという目標の実現を目指し，磁気回路設計に取り組んだ。試作機試験検証により，自動車駆動用途で重要となる低中速軽負荷運転域の広範な範囲で93%以上に達する高効率化を実現できることを示した。以上の結果を纏め，国内学会2件，国際会議1件にアクセプトされ，当初の計画を大きく上回る形で研究を遂行することが出来た。一方，日本学術振興会の支援を受けた本学の日独共同大学院プログラムに参画し，モータの振動・騒音抑制に向けた動吸振器の開発に関する研究に取り組み，パートナー大学であるドイツのFAUと共同で研究に従事した。本年度，FAUに4か月間滞在し，FAU側の指導教員であるSteinmann教授の下で，トポロジー最適化による動吸振器の構造設計に取り組んだ。Steinmann教授らから助言を頂きながら，目標仕様を満たす能動型動吸振器を設計することに成功した。帰国後は，設計した動吸振器を3Dプリンターにより試作し，モータの振動吸収能力の実験検証に取り組んだ。以上の結果を纏め，2023年に開催される国際会議にて学会発表を行う。本年度下期は，博士論文の執筆にあたり，これまでに取り組んだHEFSMの設計・制御技術と併せて，自身の博士課程における研究の取り纏めを行った。

为了开发汽车行业需求增加的高性能电动机，他专注于混合场通量开关电动机（HEFSM），并致力于研究改善HEFSMS的性能。特别是，今年是我博士课程的第三年，是我研究的最后阶段。因此，他参与了研究，如下所示，并汇总了结果。他参与了优化轴长/外径比和磁铁布置作为磁路设计技术的研究，以达到高输出密度和高效率。我们的设计限制与当前可商购的混合动力汽车的限制相同，我们从事磁路设计工作，目的是在推动应用程序和最大化效率方面达到所需的性能。原型的测试表明，可以达到高效率，在广泛的低速度，轻载的驾驶范围内达到93％或更多，这对于汽车驾驶应用非常重要。总结了上述结果，并接受了两次国内学术会议和一次国际会议，并以远远超过原始计划的方式进行了研究。同时，他参加了该大学的日本 - 政府联合研究生院计划，并得到了日本促进科学学会的支持，并研究了动态振动吸收器的开发，以抑制电动机中的振动和噪音，并与德国合作伙伴大学的FAU合作。今年，我在FAU呆了四个月，在FAU方面的主管Steinmann教授的领导下，我使用拓扑优化为动态振动吸收器的结构设计工作。在Steinmann教授和其他人的建议下，我们成功地设计了符合目标规范的主动动态振动吸收器。返回日本后，我制作了我使用3D打印机设计的动态振动吸收器的原型，并对电动机的振动吸收能力进行了实验验证。上述结果将汇总，会议将在2023年举行的国际会议上介绍。在今年下半年，当我撰写博士学位论文时，我在博士课程中汇总了我的研究摘要，以及迄今为止我一直在工作的设计和控制技巧。

项目成果

Friedrich-Alexander University/Department of Mechanical Engineering/Institute of Applied Mechanics(ドイツ)

弗里德里希-亚历山大大学/机械工程系/应用力学研究所（德国）

日独共同大学院プログラム（JGGE）

日德联合研究生项目 (JGGE)