講演・口頭発表等 - 小坂　卓

R&D on Hybrid Excitation Motors for Electrified Vehicle Traction Drive under MagHEM Project 招待あり 国際会議

Takashi Kosaka

2021 International Conference on Electric Machines and Systems  The Koran Institute of Electrical Engineers

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開催年月日： 2021年10月 - 2021年11月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（基調）  

開催地：Gyeongju, Korea  

To develop high performance magnetic materials in pursuit high efficiency motor, the future pioneering program “Development of Magnetic Material Technology for High-efficiency Motors” commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) has been launched in Japan since 2012. Technology research association of magnetic materials for high-efficiency motors (MagHEM) has been organized to proceed various R&D projects. As one of R&D projects, various types of hybrid excitation motors employing new magnet materials for electrified vehicle traction drive has been pursued by our research group in Nagoya Institute of Technology for a last decade. In this keynote lecture, historical progress in R&D of hybrid excitation motors as a possible candidate of high efficiency motor for vehicle propulsion is presented.

機械式可変磁束機構による可変磁束SPMSM 招待あり

小坂　卓

テクノフロンティア2022 第42回モータ技術シンポジウム  2022年08月  日本能率協会

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開催年月日： 2022年08月

記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

開催地：オンライン   国名：日本国  

磁石配置と形状比最適化による 可変磁力磁石採用HEFSMの高トルク密度・高効率化設計

斎藤 充, 岡田 孟士, 小坂 卓, 松盛 裕明, 松井 信行

電気学会回転機研究会  一般社団法人電気学会

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開催年月日： 2021年11月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン  

This paper presents design studies on and drive performance evaluations of a hybrid excitation flux switching motor (HEFSM) employing variably magnetizable permanent magnets (VM-PMs) as a variable flux motor for EV/HEV propulsion. This HEFSM can expand high efficiency operating area thanks to reductions of both copper and iron losses because the proper control of the magnetization state of the VM-PMs according to given operating conditions makes an energization of field excitation coil unnecessary for most of the operating conditions. A newly designed HEFSM in this paper employs a novel PM arrangement as well as a flat motor shape with an optimum L/D ratio, aiming at reducing the total PM usage, improving the variable flux capability and increasing the maximum torque. FEA-based simulation and experimental results using a fabricated HEFSM for show that the maximum torque meets the target requirements under the given design constraints and the variable flux capability is comparable with that of a previous PM-rich HEFSM while ensuring the PM demagnetization tolerability.

エコカーレース用機械式固定子移動機構による 可変磁束SPMSMの高出力化及び低コギングトルク化設計

山畑　佳子, 岡田 孟士, 小坂 卓, 松盛 裕明, 松井 信行, 兼重 宙

電気学会回転機研究会  一般社団法人電気学会

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開催年月日： 2021年11月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン  

This paper presents a design study on making the motor output higher and the cogging torque lower for a variable flux surface-mounted permanent magnet motor (VFSPMSM) with a variable airgap structure employing a mechanical stator mover system for the eco-car race called Ene-1 Challenge. For the eco-car race application, it is necessary to develop a traction motor with a wider operating range as well as higher efficiency under given battery voltage and current regulations. In addition, it is essential to design the cogging torque as low as possible to ensure the driving comfort. The design procedure of a VFSPMSM, in particular, emphasizing q-axis inductance reduction for operating range extension and cogging torque suppression, is examined. FEA-based design and simulation as well as experimental results of the designed VFSPMSM show the extended operating range, improved motor efficiency and minimized cogging torque.

新型AC/DCコンバータの基礎検討

遠藤⼤輔, 松盛裕明, ⼩坂 卓, 鈴⽊定典, 中⽥健⼀

電気学会半導体電力変換／WQモータドライブ合同研究会  一般社団法人電気学会

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開催年月日： 2021年09月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：川越市　東上パールビルジング 8F  

A novel AC/DC converter is proposed. The proposed converter integrates an isolated SEPIC circuit with a totem-pole PFC circuit. Sharing some power devices among these two circuits results in less power device counts compared with conventional converters, and miniaturization and cost reduction are expected if applied to a battery charger for EV/PHEV. In this paper, the simulation and experimental results of the proposed converter are reported.

機械式固定子移動機構による可変エアギャップ構造を採用した Ene-1 Challenge 用可変磁束 SPMSM の運転範囲拡大設計

山畑 佳子, 岡田 孟士, 小坂 卓, 松盛 裕明, 兼重 宙

2021年 電気学会 産業応用部門大会  一般社団法人電気学会

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開催年月日： 2021年08月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：ホテルニューオータニ長岡  

This paper presents a design study on operating range extension of the variable flux surface mounted permanent magnet motor (VFSPMSM) employing a variable airgap structure thanks to a mechanical stator mover system for an eco-car race called Ene-1 Challenge. For the eco-car race application, it is necessary to achieve a wider operating range as well as higher efficiency of a traction motor under given battery voltage and current regulations. For these requirements, the VFSPMSM makes it possible to change the back-emf constant according to the motor speed by adjusting just the axial rotor/stator alignment appropriately based on the mechanical stator mover system, resulting in a wider operating speed range without field weakening control. The design procedure of a VFSPMSM for operating range extension is examined based on the problems found in the previously designed motor. FEA-based design and simulation as well as experimental drive performance evaluation results of the designed VFSPMSM show that the extended operating range under the current vector control without field weakening control is achieved.

クローポール型モータの PWM キャリア損評価モデルの検討

塚野 春希, 生田 和也, 小坂 卓, 松盛 裕明, 松井 信行, 日高 勇気, 平井 友, 有田 秀哲, 藤田 暢彦, 吉澤 敏行

電気学会モータドライブ/回転機/自動車合同研究会  一般社団法人電気学会

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開催年月日： 2021年06月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン  

This paper presents study on PWM carrier loss prediction model of claw pole type motor (CPM) used for an integrated starter generator (ISG). A rotor of CPM is made of solid iron core formed into claw shape. Therefore, an eddy current loss generated on the rotor surface due to PWM carrier harmonics becomes a problem to apply a CPM for ISG under PWM voltage source inverter drive. To accurately predict the eddy current loss with respect to various PWM control schemes at the design stage, PWM carrier loss prediction method using an equivalent circuit model of CPM with machine parameters calculated from FEM-based high-frequency impedance analysis is examined. The validity of PWM carrier loss prediction method using the equivalent circuit model are verified through some experimental tests.

HEV/EV 駆動用多相極数切換誘導電動機の設計検討

松山 裕哉, 石塚 航太, 小坂 卓, 松盛 裕明, 松井 信行

電気学会モータドライブ/回転機/自動車合同研究会  一般社団法人電気学会

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開催年月日： 2021年06月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン  

This paper presents design study on a multiphase pole-change induction motor (MPCIM) to increase the torque density for hybrid/pure electric vehicle traction drive applications. To provide an IM with pole-change function, the MPCIM employs multiphase windings with mesh connection and is driven by harmonic operation of a multiphase inverter. Firstly, the working principle of the MPCIM is explained. Subsequently, the MPCIM are designed considering the major design parameters such as a number of phases, a span of the mesh connection and a harmonic order for the harmonic operation in accordance with the working principle. Finally, comparative studies on FEA-based drive performance predictions between an IPMSM and the designed eight-phase outer rotor type MPCIM are conducted under the same motor size limitation and electrical constraints. As a result, it is confirmed that the designed MPCIM can achieve almost same torque density with that of the IPMSM.

可変磁力磁石を用いたHEFSMの運転特性評価

小坂　卓 , 岡田　孟士, 松盛　裕明 , 松井　信行

2021自動車技術会春季大会  公益社団法人自動車技術会

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開催年月日： 2021年05月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：オンライン  

This paper focuses on a new hybrid excitation flux switching motor (HEFSM) employing a variably magnetizable permanent magnet as a traction motor for hybrid electric vehicles drives. Compared with the conventional HEFSM, a difference can be found on the stator body that utilizes the variably magnetizable permanent magnets in addition to the conventional parts such as laminated steel core, three-phase armature coils, field excitation coils and constantly magnetized permanent magnets. A basic concept to improve motor efficiency is based on replacing the magnetomotive force of the field excitation coils with that of the variably magnetizable permanent magnets and adequately adjusting the magnetization state according to operating conditions, resulting in the copper loss and iron loss reductions. After finite element analysis-based design and simulation are conducted, experimental studies on performance evaluation results using a fabricated test motor are demonstrated. As a result, the new HEFSM achieves higher motor efficiency at the low-torque and high-speed region while keeping the motor efficiency at the low-torque and low-speed region.

モータとその周辺技術の最前線 招待あり 国際会議

小坂　卓

第35回パワーエレクトロニクス学会主催専門講習会  パワーエレクトロニクス学会

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開催年月日： 2020年11月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：ＺＯＯMによるオンライン開催  

自動車駆動用ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ 招待あり

小坂　卓

マグネティックス研究会  一般社団法人電気学会

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開催年月日： 2019年12月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：日本電気計器検定所　第1会議室  

著者らは，可変磁束モータの一種として、固定子に配置された界磁巻線と永久磁石を併用して可変磁束機能を実現するハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ（HEFSM）の研究を進めている。本論文では、現行市販HEV搭載の埋込磁石形同期モータを性能比較対象に，界磁巻線と磁石配置によって異なるHEFSMの動作原理と特徴を述べ、各種HEFSMの設計検討結果と試作機試験結果を報告する。

Flux Profiling Control-Based Noise and Vibration Reduction of SR Motor for Automobile Traction Drive 国際会議

Takashi Kosaka

Flux Profiling Control-Based Noise and Vibration Reduction of SR Motor for Automobile Traction Drive  THE IEEE POWER ELECTRONICS AND INDUSTRY APPLICATIONS SOCIETIES

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開催年月日： 2019年09月 - 2019年10月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：Batimore,、MD, USA  

A main source producing noise and vibration in a switched reluctance motor is time variation of radial force acting on stator tooth during excitation period. Based on this principle, two different control are examined and compared in this paper. One is two-stage commutation method well-known as active vibration cancellation technique and the other is flux profiling control. The flux profiling control proposed in this study considers an increased degree of freedom of flux profile with superposition of lower order harmonics. The parameters for flux profile are optimized by genetic algorithm to minimize vibration and acoustic noise while keeping target torque and minimizing power loss as well as torque ripple. Experimental studies on drive performance comparisons under different control using 50kW three-phase 18/12 test motor are carried out. As a result, the proposed control employing the optimized flux profile works better than the conventional two stage commutation method in terms of higher motor efficiency, reduced noise and vibration, and less torque pulsation.

Hybrid Excitation Flux Switching Motor with High Filling Factor Windings 国際会議

Takashi Kosaka

The 31st International International Electric Vehicles Symposium & Exhibition (EVS 31) & International Electric Vehicle Technology Conference 2018 (EVTeC 2018)  一般財団法人 日本自動車研究所

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開催年月日： 2018年09月 - 2018年10月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：神戸コンベンションセンター  

In this paper, design and experimental studies on a hybrid excitation flux switching motor (HEFSM) are presented. The HEFSM, which has permanent magnets placed at middle of field coil slots on stator body and employs high filling factor windings to improve motor efficiency owing to copper loss reduction, is designed as a traction motor for hybrid electric vehicles. The maximum torque and power as the design target are set to be 207Nm and 60kW, respectively. From the viewpoints of the maximum torque/power capabilities and the motor efficiency, experimental test results using a prototype HEFSM are demonstrated and discussed.

磁束波形制御によるSRモータの低騒音化 招待あり

小坂　卓

テクノフロンティア2018 第38回モータ技術シンポジウム  日本能率協会

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開催年月日： 2018年04月

記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

開催地：幕張メッセ  

SRモータの低振動・低騒音化のための磁束波形制御法の考え方、その場合の制御パラメータの最適化および実験検証結果を報告している。

可変磁束ハイブリッド界磁モータの開発 招待あり

小坂　卓

JMAGユーザー会2017  株式会社JSOL

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開催年月日： 2017年12月

記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

開催地：東京コンファレンスセンター品川  

近年，運転状態に応じて界磁磁束を可変させる可変磁束モータが注目を集めている。本講演では，名工大での可変磁束モータの研究開発例として，巻線界磁と永久磁石界磁を併用したハイブリッド界磁モータについて紹介する。

可変磁束モータの損失解析 招待あり

小坂　卓

第7回 次世代の電磁界解析セミナー  株式会社JSOL

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開催年月日： 2017年07月

記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

開催地：JPタワー名古屋 ホール＆カンファレンス  

近年，運転状態に応じて界磁磁束を可変させる可変磁束モータが注目を集めている。本講演では，その狙いと技術方式を分類整理し，その一種である巻線界磁と永久磁石界磁を併用したハイブリッド界磁モータを具体例に，試作機の計測損失分析と鉄心の直流偏磁を考慮した鉄損解析など各種損失分析結果について紹介する。

可変磁束モータの技術動向 招待あり

小坂　卓

テクノフロンティア2017 第37回磁気応用技術シンポジウム  日本能率協会

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開催年月日： 2017年04月

記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

開催地：幕張メッセ  

可変磁束モータの技術動向を紹介する。

Design Study on Hybrid Excitation Flux Switching Motor with Permanent Magnet Placed at Middle of Field Coil Slot for HEV Drives 国際会議

Takashi Kosaka

XXIIth International Conference on Electrical Machines (ICEM'2016)  The International Conference of Electrical Machines Association (ICEM)

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開催年月日： 2016年09月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：SwissTech Convention Center  

高出力密度・高効率可変界磁モータ技術

小坂　卓

平成28年 電気学会 産業応用部門大会  電気学会

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開催年月日： 2016年08月 - 2016年09月

記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（公募）  

開催地：群馬大学　荒牧キャンパス  

本稿では，国内2009年（米国2010年）に発売されたトヨタ自動車社製の第3世代プリウスの駆動用埋込磁石形同期モータ（以下，IPMSMと略記）を高出力密度・高効率モータの比較基準に，可変界磁モータとしてのHEFSMの筆者らの研究開発状況について報告する。磁石内側配置型，磁石外側配置型の両者の得失を踏まえて提案した磁石中央配置型HEFSM(11)について，設計・解析評価結果ならびに試作機による第一次試験結果を示し，高出力密度・高効率モータとしてのHEFSMの有用性を検証している。

可変磁力モータの研究開発 招待あり

小坂　卓

磁性粉末冶金研究センター設立記念シンポジウム  産業技術総合研究所／日本を元気にする産業技術会議 磁性紛末冶金研究センター

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開催年月日： 2016年07月

記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

開催地：日経カンファレンスルーム  

本講演では，NEDO委託事業である未来開拓研究プログラム「次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料技術開発」の下，モーター・磁性材料技術開発センターと名古屋工業大学が共同実施している可変磁力モーターの研究開発状況を紹介する。可変磁力モーターとは，回転数－トルク特性上の動作範囲が広くかつ性能要求の高い自動車駆動向けの新たな構造原理のモーターであり，永久磁石と電磁石を併用して運転動作点に応じて磁力を適切に可変調整して，高い性能要求に応えつつ，次世代開発磁石材の効果的に活かすモーターである。