成果報告書詳細
管理番号20100000001729
タイトル平成19年度-平成21年度成果報告書 エネルギー使用合理化技術戦略的開発/エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発/電動駆動車輌のエネルギー消費効率の向上を実現するためのダイレクトドライブ方式アウターロータ構造インホイールモータの研究開発
公開日2010/10/26
報告書年度2007 - 2009
委託先名学校法人慶應義塾
プロジェクト番号P03033
部署名省エネルギー技術開発部
和文要約わずか100 年前に発明されたガソリン・エンジンを動力とした自動車は、現在では交通社会の大きな役割を担っている。しかし、自動車の二酸化炭素排出量は日本全体の二酸化炭素排出量13 億トンの18%も占めており、1990 年から2005 年までの運輸部門の二酸化炭素排出量増加率は24% であり今もなお増え続けている。そのため、地球温暖化問題が深刻化してきている昨今では自動車の抜本的な改善が必要とされている。平成19 年6 月28 日から平成21 年3 月20 日の期間を通して、学校法人慶應義塾が受託した標記項目の研究開発内容を報告する。本研究開発は、ギヤリダクション方式で生じていた減速機構の損失を無くし、減速機構を含む最大トルクを同等にしながらもモータの鉄損、銅損を低減することにより効率を向上したダイレクトドライブ方式アウターロータ構造インホイールモータを開発する。これを電動駆動車輌に搭載することで、電動駆動車輌のエネルギー損失を低減する技術の確立を目的とする。近年の希土類永久磁石の性能や巻線加工技術の向上、更には電磁界解析技術の上に立ち、連続出力20kW(150Nm/1250pm)、最大出力65kW(700Nm/900rpm)最大効率97%の低損失且つ減速機構を取り除いたアウターロータ構造の低速大トルクモータを開発した。本モータを16 インチホイールに組み込むことに加え、ブレーキディスク、キャリパ、リンクアーム、サスペンションダンパなどを構成したインホイールモータユニットとして機構を成立させ、改造型電気自動車の後部左右輪へ独立に搭載した。この車輌の航続距離評価によって、電動駆動のエネルギー損失がギヤリダクション方式に比べて20% 程度省エネルギーであることを確認し、所期の目標を達成した。本報告では、(1)ダイレクトドライブ方式アウターロータ構造インホイールモータの設計に関する研究、(2)同モータの試作と評価に関する研究、(3)ブレーキ及びサスペンションと結合したインホイールモータユニットに関する研究、(4)協力メーカと協同による事業化の研究とする4つの個別研究項目につき、その内容を述べるものである。
英文要約Title: Development of Direct Drive Method Outer Rotor Structure In-wheel Motor to Improve Energy Efficiency of Electric Vehicles (FY2007-2009 Research) Final Report
Invented 100 years ago, the internal combustion engine-driven automobile plays a large role in today's transportation society. However, automobiles account for 18% of the 1.3 billion tons of Japan's annual carbon emissions, and from 1990 to 2005 the transportation sector's carbon emissions increased by 24% and continue to do so. Therefore, the problem of global warming is deepening and a radical improvement in automobile technology is necessary. In this report the details of our research and development efforts at Keio University from June 28, 2007 to March 20, 2009 will be discussed. For this project, a direct-drive method outer-rotor in-wheel motor was developed which not only eliminates gear-reduction losses while maintaining the same torque output as a standard motor with gearbox, but also has reduced core and copper loss, resulting in vastly improved efficiency. Our goal is to establish technology that will reduce electric vehicle energy consumption by mounting such motors inside the wheels of electric vehicles. Due to improvements in rare-earth magnets, winding technology, and magnetic analysis and design, we developed a low-speed high-torque outer-rotor motor that requires no gear-reduction, with continuous power 20kW (150Nm/1250rpm), maximum power 65kW(700Nm/900rpm)and a peak efficiency of 97%. This motor was mounted in a 16-inch wheel, and combined with brake disk, caliper, link-arm, and suspension damper and other components to form an "in-wheel motor unit". Independent in-wheel motor units were then mounted in the rear left and rear right wheels of a converted electric vehicle. Based on tests of this vehicle's mileage, 20% reduction in energy loss compared to electric drive using a gear reduction was confirmed, and expected performance targets were met. In this report, four separate research themes will be discussed: (1) Direct-drive outer-rotor structure in-wheel motor design; (2) Prototyping and testing of the motor; (3) Combined brake/suspension in-wheel motor unit; (4) Collaboration with manufacturers to commercialize the technology.
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