高磁束密度永久磁石配列同期モータの冷却方法に関する研究

抄録

航空機の電気推進化や空飛ぶクルマの研究開発が注目を浴びている。これらを実現するためには、モータの高出力密度化が必要であり、10-20 kW/kg以上が必要とされている。これまで高磁束密度永久磁石（PM）配列界磁を用いたPM同期モータに関して二次元有限要素法により解析を行ってきた。本研究では、実用化に向けて三次元に拡張しPM同期モータの最適化を行った。また、熱解析を導入することでPM同期モータの適切な冷却方法を検討した。三次元有限要素法解析の結果、出力密度は電流密度が10 A/mm2時に4.7 kW/kg、20 A/mm2時に6.9 kW/kgとなった。冷却に関しては電流密度が10 A/mm2には水冷(自然対流)で耐熱温度以下となった、10 A/mm2以上の時に回転子側を冷却する必要がある。