成果報告書詳細
管理番号20110000000707
タイトル*平成22年度中間年報 次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発 要素技術開発 等価狭ギャップ構造による脱レアアース高性能リラクタンストルク応用モータの研究開発1
公開日2012/4/6
報告書年度2010 - 2010
委託先名公立大学法人大阪府立大学
プロジェクト番号P07001
部署名スマートコミュニティ部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等 (1) フェライト磁石補助型同期リラクタンスモータの高トルク構造の開発 本研究開発では、フェライト磁石を用いた永久磁石補助型同期リラクタンスモータ(PMASynRM)のトルク向上を目的としている。今年度は、実用領域(20kW)での高トルク化を図るため機械強度および減磁耐力を考慮して磁界解析により最適構造の検討を行った。
平成21 年度に設計・試作し、試験評価を行った5kW モデルの仕様と今年度検討した20kWモデルの仕様を示す。20kW モデルでは外径および積厚を大きくして体積が4 倍になっており、出力密度は目標値の0.01W/mm3 である。高トルク化に加えて、高速回転時の強度、大電流時における不可逆減磁への耐性を考慮して、極数、磁石およびフラックスバリア形状など主にロータ構造の検討を行った。
図1 に最大出力20kW を目標とした実用出力PMASynRM のロータ構造を示す。8 極構造でありロータには高速回転時の強度を考慮してセンターリブを設けている。このセンターリブは耐減磁に対しても効果がある。さらに耐減磁特性を改善するために、1 層目と2 層目におけるフラックスバリアの先端を尖らせた構造としている。また、ステータは48 スロットの分布巻ステータである。
英文要約Title: Development of High-performance Battery System for Next-generation Vehicles/Elemental Technology Development/ Research and Development of Rare-earth-less High-performance Reluctance Motor with Equivalent Narrow Gap Structure (FY2008-FY2011) FY2010 Annual Report
The objective of this project is the development of a rare-earth-less high-performance reluctance motor which has the same performance as an interior permanent magnet synchronous motor that uses rare-earth permanent magnets. A permanent magnet assisted synchronous reluctance motor (PMASynRM) that uses the ferrite magnet in the auxiliary to improve the output power, the power-factor and the efficiency of a synchronous reluctance motor (SynRM) was studied.
A suitable structure of PMASynRM such as number of poles, flux barrier structure and burial method of permanent magnet were examined by the magnetic field analysis based on the finite element method (FEM) in order to improve the torque performance and to avoid the irreversible demagnetization of the ferrite magnet and the destruction of rotor by centrifugal force. From the analytical results, the first prototype PMASynRM with 8 poles that aims at maximum output power of 20kW was designed. The diameter, axial length and air gap length are 250 mm, 40mm and 0.9mm, respectively. The performances of the first prototype PMASynRM was examined by the magnetic field analysis. The maximum torque at the maximum current of 100A, which corresponds to the current density of 15A/mm2, is 94.3Nm. The maximum output of 36kW is obtained at 4000r/min, and the output above 20kW is kept from 2400r/min to 10000r/min. The highly effective operation of 94% or more is obtained in the speed region above 2000r/min, and the maximum efficiency at the rated current was 96.7% at 5000r/min. The performance such as the maximum torque, maximum power and the efficiency has achieved its target performance.
The effect of shortening the gap length equivalently is achieved by using a three-dimensional gap structure, and it is expected that the performance of PMASynRM is improved by 3D gap structure. The study in last year showed that the 2-convex model was optimal three-dimensional gap structure to equivalently shortening the gap length. Therefore, the 2-convex model is applied to the large-scale prototype PMASynRM with air gap length of 0.9mm, but the height of the 2-convex model is limited to 2.5mm same as 0.3mm air gap model. It was confirmed that the 2-convex model has an equal effect to shortening the gap length by 80%. To evaluate the effect of shortening the gap length and losses of the equivalent narrow gap structure by the experiment, the 2-convex testing equipment was designed and manufactured.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る