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[EMoTS]推薦コラム

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[EMoTS]推薦コラム

モータの特性を電気磁気的にも丸裸にできる
計測システム、EMoTS。

Consultancy Office Y’s代表
山本 恵一

私は、高性能のPMSMが登場した1990年代初頭から電気自動車用のモータ開発に従事してきました。
その当時のモータ開発での懸案は、如何に正しいモータ性能・効率を測定するかでした。それ以前電気自動車では、直流モータが主流だったため、あまり課題にならなかったのかもしれません。電気自動車用の30~50kW級の直流モータの効率は、せいぜい70%台でしたから、多少の計測誤差は気になりませんでした。

ところが、高性能磁石や高性能電磁鋼板、インバータ技術が進化することによってモータ性能が劇的に向上してしまい、計測誤差の大きさに気付いてしまったと言うことでしょうか。何せモータ効率を測定すると、100%を超えてしまうのですから、頭を抱えてしまいました。
最初は、直流電力の計測を疑いました。純抵抗負荷とバッテリーを用いて、シャント抵抗とCTとの比較を行ったり、試行錯誤を繰り返しました。次は、トルクメータも疑いました。そして、ノイズの影響解析。電流の高調波成分の電力計測も疑い、パワーメータをメーカと共同開発までしました。数年の歳月をかけて、辿り着いた結論が、「ノイズ」と「サンプリング周期」でした。センサーの出力に重畳されるノイズは、誤差として直接寄与するのは当然です。ただ、これを排除することは簡単ではありません。サンプリング周期に関しても今考えれば当然のことですが、パワーメータとトルクメータの電気とメカの時定数の異なる事象を組み合わせて演算することの意味を理解していなかったと反省しています。

EMoTSは、この二つの重要なファクターを高度に摺り合わせて、高効率モータの性能計測を再現性高く行えるシステムとなっています。どれ位の再現性かと言うと、50kW級のモータの5kW以下の軽負荷運転時の効率計測を±1%未満で再現出来るレベルだそうです。
電気自動車やハイブリッド自動車用のモータでは、この軽負荷領域の効率がシステム効率に影響するので、大変重要なポイントになります。
加えて、EMoTSのラインナップには、極低速ダイナモ装置が設定されています。この装置は、コギングトルクやトルクリップルの測定が出来るばかりでなく、大容量の電源設備が無くても最大500Nm級のモータのトルク定数計測が可能で、オプションの恒温槽を組み合わせれば、磁石の高温減磁試験も再現性高く実行できるそうです。
モータリング機能も付いているので誘起電圧測定も出来、減磁の程度も確認が可能等、至れり尽くせりの機能だと思います。そして、EMoTSの最大の特徴の一つにインバータシミュレート機能があります。電源装置が汎用インバータとなるのでモータ単体があれば、性能計測が可能です。この機能は、モータ開発を単独で進められるので開発効率の向上に繋がります。

また、モータの彼我比較を行いたいときにインバータやコントローラの取り扱いに苦労すること無く、モータ単体での性能解析が可能となります。そしてもう一つ、エミュレート機能もあり、実運転状態でのモータインダクタンス計測が可能です。IPMSMの開発や、磁気飽和領域まで運転する小型高性能モータの開発には、有効なツールとなります。兎に角、モータの基礎研究から製品開発の各ステージを熟知しているからこその必要十分な機能・性能となっています。
EMoTSは、モータの特性を電気磁気的にも丸裸にできる計測システムだと思います。
このシステムをより多くのモータ研究者に利用してもらえれば、更なるモータ技術の進化に繋がると確信しております。

プロフィール
1985年 株式会社本田技術研究所入社。
汎用エンジンのアプリケーション開発を担当。
1991年~ EV用モータ研究に従事、EV用モータ、FCV用モータなどの開発を担当。
以降新型モータの研究など要素技術研究に従事。

また、
自動車工業会
  電動車両技術部会委員
  電気自動車分科会分科会長として電動車両の基準・規格策定に従事

電気学会 産業応用部門の回転機技術委員会1号委員、
自動車技術委員会1号委員、同委員会副委員長等

自動車技術会電動車両部会委員車載用パワエレ技術部門委員会委員等
2015年 本田技術研究所退職
技術・商品開発コンサルタント業務を行うConsultancy Office Y’s設立
  キヤノン電子株式会社顧問
  株式会社テクニカルサポート技術顧問
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