重希土類フリーHEV用モータの磁気形状研究

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株式会社本田技術研究所 四輪R&Dセンター 第4技術開発室 第3ブロック 相馬 慎吾

概要

自動車産業に対しては、地球環境影響を考慮し、CO2排出量を減らす事が求められ、電動車両の開発が益々盛んになっている。
希土類-鉄-ボロン系磁石(ネオジム磁石)は、最大エネルギー積〔(BH)max〕が現存する磁石で最も大きく、HEVやEVの駆動用モータにも用いられているが、使用環境が高温、強逆磁界であるため、磁石には高い耐熱性すなわち保磁力(Hcj)が求められる。
その対応として、異方性磁界の高い元素である重希土類を添加することでHcjを向上させている。
しかし、希土類の有力鉱床は偏在しており、近年は生産国が限られている。また、重希土類は軽希土類に対し鉱石中に含まれる割合が十分の一以下であるため、稀少資源リスクおよびコストの観点から使用量を低減する必要性がある。
ネオジム磁石に重希土類を添加しないと保磁力が低下する。そのため重希土類の使用量を低減するには、磁石に要求する保磁力を下げることが可能な磁気形状が必要となる。
保磁力の低い磁石を搭載可能とするためにはパーミアンスを上げる事が必要である。パーミアンスを上げるために、磁石配置と磁石形状及びフラックスバリア形状を設計し直す必要性がある。
また、重希土類を使わずに磁石自体の保磁力を上げるためには結晶粒の微細化が重要である。
今回我々は、低温での成形を可能にし、結晶粒の粒成長を抑える事が出来る熱間加工法を用いた磁石を新規に共同開発した。さらにその熱間加工法を用いて製造した磁石を搭載してもHEV用駆動モータの性能を満足するために磁気形状の研究を行い、実際に上市させることができた。
ロータの形状としては、耐熱性を上げるため磁石形状、磁石位置及びロータコアのセンターリブ形状、磁石角部近傍の形状、梁部の小穴配置を工夫し、トルク、出力、商品性を満足させる設計を行った。
本講演では、JMAGによる磁場解析を活用した形状開発での事象について説明を行う。

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