車載モータ損失の発生メカニズムと低減、制御技術

第1部 モータ損失のメカニズムと対策、効率的な制御技術

(2023年5月18日 10:30〜12:00)

　可搬型の家電製品、サービスロボット、電気自動車など、操作性や利便性の向上のために、数多くのモータが搭載され、バッテリーをエネルギー源としてモータが駆動されています。これらの製品では稼働時間や電気自動車の航続距離を延ばすために、モータ、駆動回路、駆動システムの高効率化、モータの制御を行うアルゴリズムの高性能・高機能化が求められています。 　本講座では、モータの損失、駆動回路の損失が起きる原因と対策について解説し、高効率駆動や最大トルク制御を実施するするための制御アルゴリズムの考え方をわかりやすく解説します。

1. 永久磁石同期モータ
   1. ロータの構造と特徴
      1. 表面磁石型同期モータ
      2. 埋込磁石型同期モータ
   2. 巻線の構造と特徴
      1. 集中巻
      2. 分布巻
   3. モータ構造から起きる損失と対策
      1. 鉄損
      2. 銅損
      3. 風損などの機械損
2. モータ駆動における損失と対策
   1. モータ駆動システムの損失
   2. 半導体デバイスによる損失
      1. スイッチング損失
      2. 導通損失
      3. 漏れ電流
   3. 駆動方式による損失の違い
3. 高効率制御手法
   1. スカラー制御
   2. ベクトル制御
   3. 最大トルク制御
• 質疑応答

第2部 高周波域での鉄損低減、高磁束密度化に対応した軟磁性材料の設計

(2023年5月18日 13:00〜14:00)

　積層鋼板に比べて形状の自由度が高く高周波特性に優れる圧粉磁心について、原料となる鉄粉の粉体特性が圧粉磁心の磁気特性に及ぼす影響と、圧粉磁心を適用したモータの特性例を紹介する。

1. 圧粉磁心の概要
   1. JFEにおける鉄粉の製造プロセス
   2. 圧粉磁心の製造方法と特徴
   3. 圧粉磁心の課題
2. 圧粉磁心の鉄損
   1. ヒステリシス損
   2. 渦電流損
   3. 鉄損に及ぼす微細組織の影響
3. 圧粉磁心を用いたモータの試作評価
   1. アキシャルギャップモータの特長
   2. 圧粉磁心用純鉄粉を用いたアキシャルギャップモータの特性
• 質疑応答

第3部 電動車の駆動用モータ接着積層コア技術

(2023年5月18日 14:15〜15:15)

1. 接着積層コア
   1. 接着積層コアの製造方法
   2. GlueFASTEC ® の製造方法
2. 接着積層コアの特性
   1. 鉄損値測定結果
   2. 占積率測定結果
   3. 抜熱性
   4. 振動特性
3. 接着積層コア金型2列化
4. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第4部 誘導モータのベクトル制御と銅損最小化制御技術

(2023年5月18日 15:30〜16:30)

　誘導モータのベクトル制御は半世紀前に誕生した技術です。しかし、近年、レアアースフリ – モータとして誘導モータの研究開発が注目されており、高効率な制御を行うためにはベクトル制御は欠かすことができません。 　本講座では誘導モータのベクトル制御に関する基礎や銅損最小化制御の考え方の要点を紹介します。銅損最小化の考え方を応用することで鉄損を低減する制御を行うことが可能であり、省エネ化を実現できます。

1. 誘導モータのベクトル制御
   1. 誘導モータの代表的な制御
   2. ベクトル制御の歴史
   3. ベクトル制御の基礎
   4. 誘導モータの回路モデル
   5. 誘導モータの電圧方程式と状態方程式
   6. ベクトル制御された誘導モータのブロック図
2. 誘導モータの銅損最小化制御
   1. モータ損失の低減方法
   2. 銅損と電流の関係
   3. 銅損を最小化する電流指令値の導出
   4. トルクの変動を考慮した銅損最小化手法
3. 高性能化のための制御
   1. 磁束オブザーバによる二次磁束の推定
   2. 高速な二次磁束制御
   3. 鉄損の影響とその対策
• 質疑応答