レアアースおよびフェライト磁石併用型IPMSMの開発

摘要

本論文では，はじめに永久磁石極面積を用いてマグネットトルクを概算する方法を述べた。そして，この概算法を用いてNd-Fe-B磁石を58 %削減できる回転子構造を考案した。概算法を用いると，アキシャル補助スポーク形IPMSMでは，有限要素法を用いた解析の結果と近い値になった。一方で，Nd-Fe-B磁石とフェライト磁石を併用したモデルAとモデルBでは大きな差が生じた。この原因としては，永久磁石のパーミアンス係数が小さくなつたことが挙げられる。モデルAでは基本モデルのトルク値に満たなかったが，モデルAに新たにアーチ状のフェライト磁石をシャフト周辺に配置し，シャフトを非磁性材から磁性材に変更したモデルBでは有限要素法による解析の結果，基本モデルとほぼ同等のトルク値を得ることができた。そして，モデルBを提案モデルとして検討し，トルクリプルを減少するために回転子表面を回転子中心からオフセットした点を中心とする円弧になるように改良した。その結果，平均トルクは4.5 %小さくなったが，基本モデルよりトルクリプル率を2.8%減少することができた。また，このモデルで構造解析を行った結果，4500 rpmで安全に駆動できることがわかった。最後に，研究の実施にあたりご協力いただいた山田明俊氏(現三菱電機株式会社)並びにご支援·ご協力をいただいた株式会社明電舎に厚く御礼申し上げる。