第1章 xEV駆動モータの高性能化と新構造モータの技術展望
第1節 xEV用モータの基礎と高性能化
1. はじめに
2. xEV用モータの基礎
2.1 モータの基本
2.2 xEVに使われるモータ
2.3 xEV用モータの損失
2.3.1 銅損
2.3.2 鉄損
2.3.3 永久磁石の損失と発熱
2.4 xEV用モータの効率マップ
2.5 モータの冷却
3. xEV用モータの高性能化
3.1 高出力化
3.2 高速化
3.3 高電圧化
4. おわりに
第2節 自動車駆動用巻線界磁モータ
1. 背景
2. 巻線界磁モータについて
2.1 構造と駆動システム
2.2 特徴
3. PMモータとの性能比較
3.1 検討仕様
3.2 電流最適化
3.3 各動作領域の特徴
3.3.1 最大トルク付近
3.3.2 低トルク域
3.3.3 高速域
3.4 効率
3.5 限界出力カーブ
4. 巻線界磁モータの性能改善
4.1 高BS材について
4.2 巻線界磁モータへの適用
5. まとめ
第3節 アキシャルギャップモータの基礎と高性能化
1. 緒言
2. AGMの基礎と扁平構造での優位性
3. 低コスト化と高性能化を両立する駆動用AGM
4. インバータ駆動下におけるAGMの優位性
5. 駆動用AGMの高出力密度化の検討
6. 結言
第4節 SynRM,SRMの基礎と高性能化
1. はじめに
2. シンクロナスリラクタンスモータの基本
2.1 SynRMの基本構造
2.2 トルクの発生原理
2.3 駆動原理に基づいた制御
2.4 SynRMの研究動向
3. スイッチドリラクタンスモータの基本
3.1 SRMの種類と基本構造
3.2 トルクの発生原理
3.2.1 SRMのトルク発生原理
3.2.2 SRMの一般的な制御方法
3.2.3 全節巻SRMのトルク発生原理
3.2.4 全節巻SRMの一般的な制御方法
3.3 SRMにおける高効率駆動
3.3.1 全節巻SRMにおける高速駆動域における銅損抑制
3.3.2 瞬時電流フィードバック補償によるトルク脈動抑制法
3.3.3 SRMのベクトル制御
4. おわりに
第5節 バーニアモータの基礎と高性能化(※)
第6節 高温超伝導誘導同期モータの基礎と応用現状、将来展望
1. はじめに
2. 高温超伝導体の特性
2.1 熱力学的特性
2.2 電流輸送特性
3. 高温超伝導誘導同期モータの原理
3.1 構造
3.2 駆動原理
3.3 特長
4. 高温超伝導誘導同期モータの応用現状
4.1 液化水素サブマージポンプ
4.2 航空機用駆動システム
5. まとめと今後の展望
第7節 磁気ギアードモータの基礎と高性能化
1. はじめに
2. 磁気ギアードモータの動作原理
3. 磁気ギアードモータの最大トルクの向上
3.1 磁気ギアードモータのトルクの分析法
3.2 磁束密度成分と最大伝達トルク
3.3 磁束密度の43次成分に起因する伝達トルク
3.3.1 NNモデル
3.3.2 NWモデル
3.3.3 WNモデル
3.3.4 WWモデル
3.4 周方向磁束とトルクの向き
4. 磁気ギアードモータの駆動系への適用
第8節 可変磁束モータの基礎と高性能化
1. はじめに
2. 可変磁束モータの原理
2.1 可変磁束モータの用途
2.2 可変磁束モータの原理
2.2.1 電機子巻線切替方式
2.2.2 磁石磁力可変方式
2.2.3 可変漏れ磁束方式
3. 磁性コンポジットを回転子に挿入した可変磁束モータ
3.1 基本構造
3.2 磁性コンポジット
3.3 動作原理
3.4 可変磁束特性
3.5 高効率領域拡大効果
4. 遠心力を利用した可変磁束モータの研究
4.1 磁歪材を挿入した可変磁束モータ
4.2 磁歪材を圧入した可変磁束モータ
4.3 永久磁石自転構造を利用した可変磁束モータ
5. あとがき
第9節 極数切替型モータの基礎と多相化による高性能化
1. はじめに
2. 極数切替技術の基本概念と2重3相巻線を用いた方法
3. 4重3相巻線を用いた極数切替型モータ
3.1 極数切替方法と提案モータの効果
3.2 試作機を用いた検証結果
3.3 極数切替駆動に関する検証
4. 結び
第10節 スロットレスモータの基礎と高性能化
1. はじめに
2. SL-PMSMの概要
2.1 構造と特徴
2.2 用途
3. SL-PMSMの課題と研究動向
3.1 課題
3.2 研究動向
3.2.1 高周波・高速回転化
3.2.2 高出力化
3.2.3 製造技術
4. SL-PMSMの設計例
4.1 空心コイルの最適化設計
4.1.1 最適化概要
4.1.2 トルク定数
4.1.3 抵抗
4.1.4 目的関数
4.1.5 最適化結果
4.2 試作SL-PMSMの実機試験
4.2.1 試作モータ仕様
4.2.2 電動機特性
4.2.3 検討結果
5. おわりに
第11節 コアレスモータの基礎と高性能化
1. はじめに
2.コアレスモータの基礎と課題
2.1 磁気回路と磁束鎖交数
2.2 トルクと逆起電力
3. コアレスモータの課題
4. 高出力密度コアレスモータ
4.1 ハルバッハ界磁
4.2 デュアルハルバッハとシングルハルバッハ
4.3 直線配列と円形配列
4.4 ハルバッハ界磁と磁束鎖交数
4.5 振動とトルクリップル
5. ハルバッハ界磁形同期電動機
6. まとめ
第2章 xEV用モータのステータ、ロータと巻線技術
第1節 電動車駆動モータにおける加工技術
1. はじめに
2. モータの構成
3. モータ構成要素の加工技術
3.1 各要素の加工と組立技術
3.1.1 ロータアッシーの組立
3.1.2 ステータアッシーの組立
3.2 ロータコア、ステータコアの加工方法
3.2.1 電磁鋼板コア
3.2.2 アモルファスコア
3.3 ロータシャフトの加工技術
3.4 ステータの銅角線の加工と組付け技術
3.5 磁石の製法
3.5.1 磁石材料の開発の歴史
3.5.2 Nd-Fe-B焼結磁石の加工法
3.5.3 Nd-Fe-B熱間加工磁石の製法
3.5.4 サマリウム鉄窒素磁石の製法
4. まとめ
第2節 モータコア性能向上と加工技術
1. はじめに
2. モータ小型化とその課題
3. 鉄損の分類とその理論式
4. 塑性ひずみ及び残留応力に伴う鉄損影響
5. 低鉄損化に向けた打抜き加工技術
6. 次世代モータコアに向けた材料動向と加工動向
7. 今後の展望
第3節 分布巻、集中巻の特徴とxEVモータの高性能化技術
1. はじめに
2. 分布巻と集中巻の特徴
2.1 巻線構造
2.2 構造的特徴
2.3 電磁気特徴
2.4 製造方法の特徴
2.4.1 巻線の種類
2.4.2 固定子巻線の製造方法
2.5 分布巻と集中巻の特徴のまとめ
3. xEVモータの高性能化技術
3.1 分布巻モータの高性能化技術
3.2 集中巻モータの高性能化技術
3.2.1 Double teeth designによる騒音低減技術
3.2.2 非対称モータ構造によるリラクタンストルクと出力の向上
4. おわりに
第4節 アルミアスターコイルの発明とアスターモータの技術
1. はじめに
2. アスターコイルの発明
2.1 占積率の最大化
2.2 アスターコイルの特性
2.3 アルミニウムコイル
3. アスターモータの開発
3.1 高出力密度
3.2 防塵防水性
4. xEV用モータへの適用
第5節 xEVモータ用巻線における絶縁の技術動向
1. はじめに
2. 平角線を用いたEV用ヘアピンステータ
3. 高性能性モータ巻線の開発
3.1 厚膜平角巻線
3.2 低誘電率平角巻線
3.3 耐サージ巻線
4. 部分放電特性と絶縁性能評価
4.1 部分放電開始電圧
4.2 PDフリー設計のための巻線のPDIV予測
5. 厚膜平角線のRPDIV計測の実例
6. まとめ
第6節 xEVモータ向け平角巻線における絶縁皮膜の低誘電率化
1. 緒言
2. 巻線の部分放電
2.1 巻線に発生するインバータサージ電圧
2.2 部分放電による巻線皮膜の劣化
3. 平角巻線における絶縁皮膜の開発
3.1 ベース樹脂の開発
3.2 ポリイミドの低誘電率化
4. 気泡巻線の開発
4.1 気泡巻線の皮膜設計
4.2 気泡の巻線の絶縁性
5. 結言
第7節 電気絶縁システムとマグネットワイヤ等関連材料の試験・評価(※)
第3章 xEVの変速機・減速機、歯車、軸受とシール技術
第1節 電動車用変速機のトライボロジーとその評価
1. はじめに
2. トライボロジーの基礎メカニズム
2.1 潤滑メカニズム
2.2 摩擦のメカニズム
2.2.1 凝着摩擦
2.2.2 掘り起こし摩擦
2.2.3 弾性ヒステリシス損失
2.3 摩耗メカニズム
2.3.1 凝着摩耗
2.3.2 アブレシブ摩耗
2.3.3 腐食摩耗
2.3.4 疲労摩耗
3. 電動車用変速機におけるトライボロジーの課題
3.1 高速回転化
3.2 潤滑油の低粘度化
3.3 特殊な潤滑環境
4. トライボロジー特性のラボ評価試験
4.1 ラボ評価試験の目的とカテゴリー
4.2 ピッチング評価試験
4.3 電食に関する評価試験
5. おわりに
第2節 EV高回転モータ用トラクションドライブの技術動向
1. はじめに
2. 高速高回転でのトラクション特性
2.1 高回転トラクション/歯車試験機
2.2 トラクション係数の測定結果
2.3 伝達効率(動力損失)の測定結果
3. 高回転遊星ローラ減速機の概説
3.1 遊星スケルトン
3.2 押付け機構
4. 高回転遊星ローラ減速機の伝達効率
4.1 試験ユニットの設計
4.2 伝達効率の測定および計算検討
5. おわりに
第3節 EV用トランスミッションに求められる歯車の生産技術と品質保証
1. はじめに
2. エンジン車とEVのパワートレインの違い
3. 高速回転と低粘度潤滑油の課題
4. ギヤノイズの課題
5. ギヤノイズとは
6. 歯面修整の必要性
7. 歯車の製造工程
8. 歯研とは
9. ポリッシュ歯研とその効果
10. ギヤノイズの予測・検査技術
11. 片歯面かみあい試験
12. 歯車精度測定と誤差解析によるギヤノイズ予測技術
13. インライン検査の注意点
14. まとめ
15. あとがき
第4節 xEV用転がり軸受の技術動向
1. xEV用転がり軸受の高速化対応技術
2. xEV用転がり軸受の電食対策
3. 大学における電食研究の取り組み
4. セラミック球業界の動向
第5節 xEV用耐電食軸受
1. まえがき
2. 軸受の電食について
3. xEVにおける電気負荷について
3.1 複数の軸受電流モード
3.2 コモンモード電流
3.3 循環電流
4. 軸受における耐電食技術について
4.1 絶縁ソリューション
4.1.1 セラミックボールハイブリッド軸受
4.1.2 樹脂モールド軸受
4.1.3 絶縁皮膜軸受
4.1.4 セラミック溶射軸受
4.2 導電ソリューション
5. あとがき
第6節 トランスミッション・モーター向けクリープレス軸受
1. はじめに
2. 軸受の外輪クリープの種類
3. 進行波型クリープのメカニズム
4. クリープレス軸受の構造
4.1 クリープ停止のメカニズム
4.2 性能評価
4.2.1 クリープ速度
4.2.2 転動体荷重分布および寿命への影響
4.2.3 外輪逃げ部強度
4.2.4 耐久試験
5. おわりに
第7節 自動車電動化に向けたPM(粉末冶金)ギヤ技術
1. はじめに
2. 粉末冶金法の発展
3. ヘガネス社のPMギヤプロジェクト
3.1 スマートカーでの評価
3.2 欧州コンソーシアムでの評価
4. PMギヤが採用されない理由
5. PMギヤへの新技術および他分野技術の適用
5.1 高密度化・高強度化
5.1.1 高密度用ミックス粉
5.1.2 金型潤滑
5.1.3 表面緻密化
5.2 グリーンマシニング
5.3 焼結・熱処理技術
5.3.1 シンターハードニング(SH)
5.3.2 高周波焼入れ(IH)
6. まとめ
第8節 xEVのモータ用オイルシールの技術動向
1. はじめに
2. オイルシールの構造と働き
3. オイルシールの低摩擦化技術
3.1 リップ小断面化による摩擦力低減
3.2 リップ表面粗さによる流体潤滑膜厚制御
3.3 低摩擦コーティング:TFコート
3.4 低粘度油への対応
4. 高速回転用オイルシール
5. 導電性オイルシール
6. おわりに
第9節 xEVのモータ用メカニカルシールの技術動向
1. はじめに
2. 低摩擦損失と高密封性を両立する表面テクスチャメカニカルシール
3. 軸水冷方式モータ用メカニカルシール
4. 低沸点冷媒冷却方式モータ用メカニカルシール
5. 減速機用メカニカルシール
6. おわりに
第4章 xEVの潤滑油とグリース技術
第1節 xEV駆動ユニットにおける潤滑油技術開発
1. 背景
2. オイル開発の狙い
3. 低粘度化の手法とうれしさ
3.1. 低粘度化の手法
3.2 低粘度化のうれしさ(燃費効果)
3.3 低粘度化のうれしさ(モータ冷却性)
4. 低粘度化の課題
5. 低粘度化の対策
5.1. 添加剤改良のコンセプト
5.2. 耐焼き付き性の確保
5.3. 耐疲労性の確保
5.4. オイル絶縁性の確保
6. まとめと今後
第2節 xEVにおけるグリースの要求特性と技術動向
1. はじめに
2. ハブユニット軸受用グリースの要求特性と技術動向
3. 等速ジョイント(CVJ)用グリースの要求特性と技術動向
4. 電動パワーステアリング(EPS)用グリースの要求特性と技術動向
5. おわりに
第3節 潤滑油用PFASフリー消泡剤の開発動向
1. はじめに
2. 自動車用潤滑油を取り巻く環境の変化
2.1 自動車用潤滑油のトレンド
2.2 泡立ちの原理
2.3 消泡の原理
2.4 e-Axle用潤滑油の泡立ち原因
2.5 PFAS規制
3. 消泡剤の最新技術
3.1 DICの新規PFASフリー消泡剤
3.2 せん断安定性の高いDIC PFASフリー消泡剤
4. まとめ
