Takato Nakai – 道木研究室

Takato Nakai

名前:
中井 喬太
学年/肩書:
博士課程前期課程2年
役職:
したっぱ
グループ:
モータ
趣味:
読書、飲み会(介護必須)

研究テーマ / Research topic

高応答可変磁束制御を用いた誘導電動機の高効率駆動

 

English ver. Japanese ver.

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Research background

The induction motor is inexpensive, robust and highly maintainable. The example below is used widely in the home appliances and industrial fields.

 

Generally, the motor of an electric vehicle uses a permanent magnet motor (PM) that can be driven compactly and with high efficiency. However, an induction motor has the following advantages over a permanent magnet motor.

1. Cost reduction by not using permanent magnets

2. High-efficiency driving is possible when the motor rotates at high speed

3. Easy design of high output motor

4. No loss occurs during coasting operation

So, induction motors are used in a wide range of applications, and are also used in the field of electric vehicles.

        

 Fig. 3 Tesle Model S [1]                                 Fig. 4 Audi e-tron [2]

 

Research content

My research interests are studying high-efficiency driving methods for induction motors. Since induction motors do not use magnets, the drive is adjusted by using two types of voltages: a voltage that generates a magnetic flux (representing the magnetic force and direction in the field) and a voltage that generates a current corresponding to the torque. You. The driving range of the motor is shown in Fig. 5, and the combination of the command values ​​of the magnetic flux and torque current that provides high efficiency is determined for each operating point.

Fig.5 Image of induction motor drive range

 

In addition, the induction motor of an electric vehicle must move the operating point instantaneously so that it can respond to sudden acceleration / deceleration operation. Therefore, high response of magnetic flux and torque current is indispensable. However, the magnetic flux generally has a slower response than the current, and it may be difficult to change the magnetic flux when the voltage is limited such as in electric vehicles. I believe that high-response variable magnetic flux control that instantaneously changes magnetic flux is necessary to realize high-efficiency driving, and I am working on research.

 

Source list

[1] 株式会社ISレンタリース テスラ『モデル3』レンタカー予約受付開始https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000003.000028122.html

[2] Audi e-tron : より優れた効率と長い航続距離へアップデートhttps://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000261.000022539.html

 

 

 

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研究背景

モータは磁石を使うモータと磁石を使わないモータの大きく2つに分けることができます。私は、磁石を用いないモータの1種である『誘導電動機(Induction Motor)』について研究対象しています。

誘導電動機(Induction Motor)は安価、堅牢、高い保守性を有しています。一般的に電気自動車のモータには小型・高効率駆動ができる永久磁石電動機(Permanent Magnet Synchronous Motor)が用いられていますが、永久磁石電動機と比較して誘導電動機には以下のような利点があります。

1、永久磁石が用いないことによる低コスト化

2、モータの高速回転時に高効率駆動が可能

3、高出力用モータが容易に設計可能

4、惰性運転時にも損失が発生しない

その為、誘導電動機の使用用途は広がっており、電気自動車の分野にも用いられています。

         

図3 Tesle Model S  [1]              図4 Audi e-tron[2]

 

 

研究内容

私の研究内容は誘導電動機の高効率駆動方法の検討です。

誘導電動機は磁石を用いない為、磁束(その場での磁力と方向を表したもの)を発生させる電圧とトルクに対応する電流を発生させる電圧、2種類の電圧を用いることで駆動を調節します。モータの駆動範囲は図5のように表され、動作点ごとに高効率となる磁束・トルク電流の指令値の組み合わせは決まっています。

図5 誘導電動機駆動範囲のイメージ図

 

そして、電気自動車の誘導電動機は急加減速運転にも対応できるように動作点の移動を瞬時に行う必要があります。その為、磁束・トルク電流の高応答化が必要不可欠です。しかし、一般的に磁束は電流より応答が遅く、電気自動車など電圧に制限がある場合に磁束を変化させるのが困難な場合があります。

私は高効率駆動を実現する為には磁束を瞬時に変化させる高応答可変磁束制御が必要だと考え、研究に取り組んでいます。

 

出典一覧

[1] 株式会社ISレンタリース テスラ『モデル3』レンタカー予約受付開始https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000003.000028122.html

[2] Audi e-tron : より優れた効率と長い航続距離へアップデートhttps://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000261.000022539.html