成果報告書詳細
管理番号20110000000859
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 脱レアアース次世代モータの研究開発
公開日2012/6/27
報告書年度2010 - 2010
委託先名国立大学法人北海道大学  学校法人東京理科大学
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1. 研究開発の内容及び成果等
(1) 研究開発の内容
永久磁石同期モータは、現在のハイブリッド自動車駆動システムにおいて中核をなす存在であり、小型化・高出力化・高効率化などにおいて、極めて高い性能が要求されている。これまで永久磁石同期モータの性能向上に対し、大きく貢献してきたのがレアアースを原材料とする希土類磁石である。希土類磁石はエネルギー積が大きく、強力な磁石として永久磁石同期モータに頻繁に使用されているが、希土類磁石の原材料となるネオジウムやジプロシウムなどのレアアースは、世界シェアの90%以上を中国に依存するという偏在性に代表される懸念すべき事項が存在する。この偏在性に起因し、価格の高騰や輸出規制の強化が生じる可能性を否定することはできない。しかしながら、近年の環境問題に対する関心の高まりから、二酸化炭素の削減や燃費向上を目的とした自動車や大型建機などのハイブリッド化は急速に進む傾向にあり、今後、希土類磁石またはその原材料となるレアアースの需要は増加することが予想される。したがって、希土類磁石を用いない次世代自動車駆動用モータを開発することが強く望まれている。
英文要約Li-EAD
Title : Development of High-performance Battery System for Next-generation Vehicles / Elemental technology development / Rare earth material free motor development/ high speed switched reluctance motor and 3 dimensional motor/

Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) play an important role in the current HEV propulsion system, and the high performance such as high power density, high efficiency, and small size is required to the PMSMs. In order to satisfy those demands, rare earth PM, which have large energy product, is generally employed. However, rare earth materials included in the rare earth PM have the problems of price rise and export restriction because they depend on China for more than 90% of the world share. Therefore, the development of the high-performance PMSM without the rare earth PM is demanded.
Accordingly, we have proposed a novel axial gap motor with the ferrite permanent magnet (ferrite PM) as the substitution of the rare earth PM for the HEV propulsion system. In general, the residual flux density and the coercive force of the ferrite PM are very small with about 30% in comparison with those of the rare earth PM, respectively. Therefore, the decrease of the magnet torque becomes the one of the big issues. Moreover, the irreversible demagnetization of the ferrite PM in the field weakening operation becomes the considerable problem because it is necessary to conduct very large current in the HEV propulsion system. In order to solve the problems, the axial gap configuration, which can expect achieving higher torque compared with the radial gap configuration, is adopted in this research project. In addition, we have proposed the novel segmented rotor structure equipped with the following advantages; (1) the reluctance torque can be effectively used. (2) it is possible to prevent the irreversible demagnetization. It was reported with 3D-FEA analysis that the proposed motor with the segmented rotor structure has the superior advantages mentioned above. Based on these analysis results, a test machine of the actual car size having maximum output power of 50 kW is fabricated. Despite using the ferrite PM, it can be confirmed from the experimental results that the test machine of the proposed motor is able to achieve high efficiency of 92.5% and maximum output power of 51.5 kW at the same volume as the high-performance PMSM with the rare earth PM. We think that these experimental results show the possibility of the one of the development of the rare-earth-free motor.

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