講演・口頭発表等 - 小坂　卓

走行用モータの小型高効率化を狙う可変界磁技術

小坂　卓

平成28年 電気学会 全国大会  電気学会

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開催年月日： 2016年03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：東北大学　川内北キャンパス　  

近年，世界のCO2排出量の増加に伴う地球温暖化問題が深刻化しつつある。これに対し，CO2総排出量のうち15%を占める自動車分野では，モータによる電気駆動を採用したハイブリッド自動車（HEV）など低環境負荷対応車の市場投入，研究開発が世界的に進められている。現在，その走行用モータには，小型軽量，高効率の観点から希土類磁石を用いた永久磁石形同期モータ（以下PMSMと略記）が主に採用されている。PMSMにおいて，(i)低中速での高トルク密度化（小型化）や銅損低減による高効率化，を実現するためには，ギャップ面の界磁磁束密度を高く設計する必要がある。一方，(ii)高速域でのインバータ故障を想定した逆起電力抑制（素子耐圧）や鉄損低減と弱め磁束電流による銅損を抑えた高効率化，を実現するためには，界磁磁束密度を低くする必要がある。ほぼ固定磁束源とみなせる界磁磁束源としての永久磁石を有し，かつ多様な動作点を実現しなければならない走行用PMSMにおいて，上記(i)(ii)は小型・高効率化両立設計の背反問題を意味する。
　これに対し，走行用モータを対象に界磁磁束そのものを変化させることで小型・高効率化を目指した種々の可変界磁技術が提案され，近年，注目を集めている。本稿では，その方式を分類整理するとともに，研究開発事例の幾つかを紹介する。


自動車用高効率ハイブリッド界磁モータの運転特性

小坂　卓

第24回MAGDAコンファレンス in Tohoku   日本AEM学会

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開催年月日： 2015年11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：東北大学  

This paper presents design studies on a hybrid excitation motor (HEM) and experimental drive characteristics of the HEM for hybrid electric vehicle drive applications. Taking an IPMSM installed on PRIUS’2010 as the object of a comparison, the HEM is designed by means of trial and error using 3-dimensional finite element analysis (3D-FEA) and built as a test machine. With comparisons between the measured and the 3D-FEA-computed drive performances of the test motor, it is verified that the proposed HEM is a viable candidate as high efficiency motor for the target application.

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の運転特性

小坂　卓

自動車技術会2015春季大会学術講演会  公益社団法人自動車技術会

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開催年月日： 2015年05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：パシフィコ横浜  

This paper reports experimental drive characteristics of hybrid excitation flux switching motor (HEFSM) for hybrid electric vehicle trac-tion drives. As target specifications in our design of HEFSM, the maximum torque and power are set to 207Nm and 60kW, respectively. In order to satisfy the target specifications, HEFSM with 12Slot-10Pole combination is designed by means of trial and error using Finite Ele-ment Analysis (FEA) and built as a test machine. Various experimental drive performance evaluations of the tested HEFSM such as the maximum torque, the maximum power and the motor efficiency at frequent operating points for the target applications are demonstrated.

SRモータの低振動・低騒音ドライブ法

小坂　卓

第33次モータ技術フォーラム  日本能率協会

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開催年月日： 2015年02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：日本能率協会研究室  

1.SRモータの振動・騒音発生要因
－転流時に発生するステータ振動－
2.二段階転流法によるステータ振動・騒音低減
3.PWM制御法とトルク脈動抑制による騒音抑制効果


転流制御によるSRMの振動騒音抑制

小坂　卓

Techno -Frontier2014 第34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： 2014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：東京ビッグサイト会議棟  

１．SRMの振動騒音発生要因　
２．各種転流制御法とPWM制御法
３．実験結果
４．まとめ　


EXPERIMENTAL DRIVE PERFORMANCE EVALUATION OF WOUND FIELD FLUX SWITCHING MACHINE AS A 100kW-CLASS TRACTION MOTO 国際会議

Takashi Kosaka

EVTeC and APE Japan  JSAE

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開催年月日： 2014年05月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：Annex Hall, Pacifico Yokohama, Yokohama  

In this paper, experimental drive performance evaluation of 12slot-10pole Wound Field Flux Switching
Motor (WFFSM) is presented. The tested WFFSM is designed as a traction motor for hybrid electric vehicles. The
maximum torque and the maximum power designed are 210Nm and 123kW, respectively. A various experimental test result
is demonstrated from viewpoints of the maximum torque and the maximum power capabilities and the motor efficiency up
to its base speed of 6,000r/min. As a result, it is confirmed that the test machine promises well as a machine with very high
power density more than 4.2kW/kg at the maximum power point under water jacket cooling.

Recent Technical Trends in Magnetic Material 国際会議

Takashi Kosaka

The 2014 International Power Electronics Conference –ECCE ASIA- (IPEC-Hiroshima2014)  IEEJ Industry Applications Society

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開催年月日： 2014年05月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：International Conference Center Hiroshima, Hiroshima, Japan  

Permanent magnets and magnetically soft
materials are indispensable constituent materials for motors
and expected to play an important role in realizing compact
and high efficiency motors. This paper overviews recent
technological trends in developments of NdFeB sintered
magnets, ferrite magnets, electrical steel sheets and soft
magnetic composites.

Experimental Drive Performance Evaluation of High Power Density Wound Field Flux Switching Motor for Automotive Applications 国際会議

Takashi Kosaka

the 7th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD2014)  The Institution of Engineering and Technology

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開催年月日： 2014年04月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：Midland Hotel, Manchester, UK  

This paper presents experimental drive performances
evaluation of wound field flux switching motor for hybrid
vehicle drive applications. A test machine with the maximum
torque of 210Nm and the maximum power of 123kW
expected at its design stage is built. A various experimental
test result is demonstrated from viewpoints of the maximum
torque and the maximum power capabilities and the motor
efficiency up to its base speed of 6,000r/min. As a result, it is
confirmed that the test machine promises well as a machine
with very high power density more than 4.2kW/kg at the
maximum power point under water jacket cooling.

巻線界磁形フラックススイッチングモータの研究開発状況 国際会議

小坂　卓

テクノフロンティア2012技術シンポジウム  一般社団法人日本能率協会

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開催年月日： 2013年07月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：東京ビッグサイト  

本発表では、自動車駆動用脱レアアースモータの１候補として100kW級の巻線界磁形フラックススイッチングモータの構造・動作原理・特徴・制御モデルなど基礎的な説明から、機器定数、速度－トルク＆出力特性、効率マップなど基本的な運転特性測定結果について概観する。　


State-of-art of research and development of vehicle motors 国際会議

T. Kosaka

2013米国電気電子学会第5回エネルギー変換に関する会議と展示の国際年次大会 (ECCE Asia)  IEEE

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開催年月日： 2013年06月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：Downunder, Australia  

This paper overviews recent trend of research and development of main traction motors for automotive application in Japan. The main traction motors must be with high torque and power densities, wider torque-speed operating range and high efficiency under frequent operating conditions. As high performance motor candidates, novel ones with variable machine constant employing a change of a number of turns and remnant of permanent magnet are proposed by many researchers. In other circumferences, many researchers also pay attentions to developments of non- or less-permanent magnet machines because of risks of cost-up and undersupply of rare-earth materials.

Precise pulsewise current drive of SRM under PWM control 国際会議

T. Kosaka

2013米国電気電子学会主催第10回パワーエレクトロニクスとドライブシステムに関する国際会議  IEEE

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開催年月日： 2013年04月

記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：Kitakyusyu, Japan  

In this paper, precise pulsewise current drive for switched reluctance motor under subharmonic PWM voltage control is presented. Different from the conventional hysteresis current control, sub-harmonic PWM scheme enables to design switching frequency of converter. However, subharmonic PWM voltage control requires adequate voltage references, that is, PWM duty ratios according to given operating conditions. In the proposed control, the adequate voltage references are calculated from an analytical model of non-linear magnetizing curves of target motor. Some experimental investigations using 20kW SRM into drive performances under the proposed control are made from the viewpoints of torque ripple and vibration.

圧粉磁心を用いた省レアアースハイブリッド界磁モータ

小坂　卓、小田木　隆浩、松井　信行

公益社団法人日本磁気学会第189回研究会  公益社団法人日本磁気学会

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開催年月日： 2013年02月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：中央大学　駿河台記念館  

This paper presents feasibility studies on hybrid excitation motor using powdered iron core as less rare-earth permanent magnet and high power density for traction drives in Hybrid Electric Vehicles. Firstly, the construction, the basic working principle and the design concept are overviewed. After making the design restrictions and specifications clear, 3D-FEA-based design results of the proposed machine are demonstrated. To verify the effectiveness of proposed motor experimentally, downsized and fully sized test motors are built and tested. With comparisons between the measured and the 3D-FEA-computed drive performances of test motors, it is verified that the proposed motor is a viable candidate as less rare-earth permanent magnet machine with high power density for target applications.

圧粉磁心を用いた省レアアースハイブリッド界磁モータ

小坂　卓

日本金属学会東海支部、日本鉄鋼協会東海支部学術討論会  日本金属学会・日本鉄鋼協会東海支部

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開催年月日： 2013年02月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：名古屋工業大学　講堂会議室  

本講演では，NEDO委託研究開発事業の下で講演者らが取り組んだ圧粉磁心を用いて3次元モータ磁気回路構造を構成するハイブリッド界磁モータの研究開発成果について報告する。設計仕様は，最大出力123kW－最高回転数20,000r/minのHEV駆動用としている。比較対象モータと外形寸法をほぼ同一の下，レアアース磁石使用量を半減しつつ，最高回転数を増加させてリダクションギヤで車軸トルクを確保することを前提に，モータ最大トルクを設定している。一方，最大出力は比較対象モータと同一で，最大出力密度の目標値を比較対象機相当に設定している。電源電圧，電流条件など拘束条件を考慮して3次元有限要素磁場解析(3D-FEA)により設計し，3D-FEAによるコンピュータ仮想性能評価により提案モータがほぼ目標出力仕様を満足することを示す。コンピュータ仮想性能評価の妥当性を検証するため，設計機の相似比約1/3のダウンサイズ機ならびに分割圧粉磁心コアを用いた1/1のフルサイズ機を試作し，その実験評価により，提案モータの実現可能性が高いことを検証している。

脱・省レアアースモータの可能性　－位置決めサーボへのSRモータの応用と自動車駆動用途への省レアアースハイブリッド界磁モータの開発－

小坂　卓

精密工学会超精密位置決め専門委員会定例会  精密工学会

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開催年月日： 2013年01月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

開催地：東京工業大学　大岡山ディジタル多目的ホール  

近年，ネオジム系磁石の価格高騰，供給不安から，脱・省レアアースモータの開発が進められている。本講演では，磁石を一切使用しない脱レアアースモータの１候補であるSwitched Reluctance (SR) モータの400Wクラスの位置決めサーボモータへの応用とその実力，磁石使用量を抑えた省レアアースタイプのハイブリッド界磁モータの自動車駆動用主機への開発成果について，紹介する。

省・脱レアアースモータの開発助状況

小坂　卓

オートモーティブワールド2013  リードエグゼビジョンジャパン株式会社

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開催年月日： 2013年01月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：東京ボッグサイト  

Recently, R&D of electric propulsion motors with less or non rare-earth permanent magnet is being accelerated globally because of increases in the prices and in the risk of undersupply of rare-earth materials. As one of activities of the Research and Education Center for Next Generation Vehicle in Nagoya Institute of Technology, the state of our developments in the less or non-rare-earth permanent magnet motors supported by METI and NEDO is presented.

レアアースレス巻線界磁形フラックススイッチングモータの開発

小坂　卓

次世代自動車地域産学官フォーラム　技術開発セミナー  次世代自動車プロジェクト化研究会、公益財団法人名古屋産業科学研究所

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開催年月日： 2012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：ポートメッセなごや（名古屋国際展示場）  

近年，レアアース材の価格高騰・供給不安から，世界的に省・脱レアアースモータの研究開発が加速している。本講演では，名古屋工業大学次世代自動車工学教育研究センターの下，関連研究グループが対象としたレアアースレスモータ（界磁巻線形フラックススイッチングモータ）の構造と動作原理，その特徴や基礎的な実験運転特性などについて紹介する。

省レアアース高出力密度ハイブリッド界磁モータの研究開発成果

小坂　卓

テクノフロンティア2012技術シンポジウム  一般社団法人日本能率協会

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開催年月日： 2012年07月

記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

開催地：東京ビッグサイト  

本発表では、自動車駆動用脱レアアースモータの１候補として100kW級の巻線界磁形フラックススイッチングモータの構造・動作原理・特徴・制御モデルなど基礎的な説明から、機器定数、速度－トルク＆出力特性、効率マップなど基本的な運転特性測定結果について概観する。


HEV/EV駆動用モータの現状と新たな研究開発の取り組み～可変磁力式ハイブリッド界磁モータ～

小坂　卓

電気学会東海支部学術講演会  社団法人　電気学会

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開催年月日： 2011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：豊田工業高等専門学校  

省レアアース磁石HEMの実験運転特性検討

小坂　卓

平成23年電気学会産業応用部門大会  社団法人　電気学会

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開催年月日： 2011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（指名）  

開催地：琉球大学  

近年，固定磁石界磁源に起因した永久磁石形同期モータの二律背反を克服するための方策として，磁石磁力を可変する方式，巻線接続切替方式など種々の可変磁力方式のモータが提案され，注目を集めている。他方，可変磁力方式の１つとして，磁石界磁と巻線界磁を併用した種々のハイブリッド界磁モータ(HEM)も提案されている。筆者らもその１つの形式として省レアアースタイプのHEMを提案し，その基本特性について報告してきた。
本論文では，先に報告した最大出力123kW－最高回転数20,000r/minのHEV駆動用省レアアースHEMについて，そのダウンスケール試作機による種々の実験特性評価結果および検討結果を報告する。


高トルク密度可変界磁モータの開発

小坂　卓

日本能率協会モータ技術シンポジウム2010  社団法人　日本能率協会

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開催年月日： 2011年07月

記述言語：英語   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：東京ビッグサイト  

高トルク密度表面磁石形可変界磁モータの構造と原理，FEMによる設計試作機の基礎特性評価と試験機による基礎特性検証結果を解説する。