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設計技術シリーズ

インホイールモータ原理と設計法

著者: 西山 敏樹氏(東京都市大学)
遠藤 研二氏(株式会社 イクス)
松田 篤志氏(有限会社 エーエムクリエーション)
価格: 4,600円(本体)+税
判型: A5
ページ数: 206 ページ
ISBN: 978-4-904774-42-7
発売日: 2016/2/12

【著者紹介】

西山 敏樹(にしやま としき)第1章、第2章
1976年生まれ。慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科後期博士課程修了。博士(政策・メディア)。慶應義塾大学医学部特任准教授、同大学院システムデザイン・マネジメント研究科特任准教授を経て、現在東京都市大学都市生活学部准教授。路線バスやトラックのユニヴァーサルデザインやエコデザイン化に関する論文多数。バス事業の活性化方策に明るい数少ない国際的研究者の一人。日本イノベーション融合学会専務理事、ヒューマンインタフェース学会評議員、政策分析ネットワーク事務局長代理ほか、学会の要職も務める。
遠藤 研二(えんどう けんじ)第3章
京都大学大学院修士課程で電気工学を修めたあと、40余年間ひたすら交流回転電機の電気設計に従事、超大型機から超小型機までくまなく体験した。富士電機に30年ほど奉職したあと、50代半ばからジヤトコ、豊田自動織機、マイウェイ技研、シムドライブなどを遍歴し、自動車用モータの開発を支援した。今も現役である。シムドライブ在籍時にひととき慶應義塾大学の教職に就いたが、その折学生に語った内容が本書のベースになっている。
松田 篤志(まつだ あつし)第4章、第5章
有限会社エーエムクリエーション取締役社長。中国科学院深セン先進技術研究院研究員。1960年生まれ。日本大学理工学部航空宇宙工学科卒。1983年~2002年ヤマハ発動機にて主に産業用無人ヘリの開発に従事。独立起業後ショーモデルや研究開発受託。2007年より慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科准教授として電気自動車研究室にて電気自動車開発に従事。2011年より中国科学院研究員として電気自動車研究兼務し現在に至る。日本写真測量学会・日本自動車技術会に所属。

【目次】

はじめに

1.インホイールモータの概要とその導入意義

2.インホイールモータを導入した実例

  1. 2.1 パーソナルモビリティの実例
  2. 2.2 乗用車の実例
  3. 2.3 バスの実例
  4. 2.4 将来に向けた応用可能性

3.回転電機の基礎とインホイールモータの概論

  1. 3.1 本章の主な内容と流れ
    1. 3.1.1 本書で取り扱うモータの種類
    2. 3.1.2 磁石モータ設計の流れ
  2. 3.2 モータの仕様決定
    1. 3.2.1 負荷パターンの算出
    2. 3.2.2 定格の決定
    3. 3.2.3 モータ特性への称賛
    4. 3.2.4 温度の遅れ要素
    5. 3.2.5 1次遅れの話
  3. 3.3 電磁気学
    1. 3.3.1 帰納と演繹
    2. 3.3.2 マクスウェルに至るまでの歴史
    3. 3.3.3 マクスウェルの電磁方程式
    4. 3.3.4 磁気ベクトルポテンシャルの導入
    5. 3.3.5 マクスウェルの方程式に残る不可解さ
    6. 3.3.6 マクスウェルの式が扱えない理解不能な事象
    7. 3.3.7 マクスウェルの式が扱えない事象
  4. 3.4 電磁気の簡易公式
    1. 3.4.1 ローレンツ力
    2. 3.4.2 フレミングの法則
    3. 3.4.3 簡易則の留意点
    4. 3.4.4 その他の簡易法則
  5. 3.5 モータの体格
    1. 3.5.1 機械定数
    2. 3.5.2 電気装荷
    3. 3.5.3 磁気装荷
    4. 3.5.4 機械定数と電気装荷、磁気装荷
  6. 3.6 モータと相数
    1. 3.6.1 交流モータの胎動
    2. 3.6.2 単相
    3. 3.6.3 2相
    4. 3.6.4 コンデンサ
    5. 3.6.5 インダクタンス
    6. 3.6.6 抵抗
    7. 3.6.7 虚数
    8. 3.6.8 虚時間
    9. 3.6.9 n相
    10. 3.6.10 3相
    11. 3.6.11 5相、7相、多相
  7. 3.7 極数の選択
  8. 3.8 コイルと溝数および設計試算
    1. 3.8.1 コイル構成と溝数
    2. 3.8.2 磁気装荷
    3. 3.8.3 直列導体数
    4. 3.8.4 直並列回路
    5. 3.8.5 隣極接続と隔極接続
    6. 3.8.6 スター結線とデルタ結線
    7. 3.8.7 溝断面の設定と導体収納
    8. 3.8.8 温度推定
    9. 3.8.9 ロータコアの構造
    10. 3.8.10 内外逆転したアウターロータ構造
  9. 3.9 素材
    1. 3.9.1 コア材
    2. 3.9.2 技術資料に見る特性の留意点
    3. 3.9.3 高珪素鋼板
    4. 3.9.4 ヒステリシス損と渦電流損
    5. 3.9.5 付加鉄損
    6. 3.9.6 圧粉磁心
    7. 3.9.7 芯線の素材
    8. 3.9.8 マグネットワイヤ
    9. 3.9.9 被覆材の厚み
    10. 3.9.10 高温下での寿命の算出
    11. 3.9.11 丸断面からの逸脱
    12. 3.9.12 磁石素材
    13. 3.9.13 希土類元素
    14. 3.9.14 磁石性能の向上
    15. 3.9.15 モータの中で磁石が果たす役割
    16. 3.9.16 磁石利用の実務
    17. 3.9.17 効率最大化への試み
    18. 3.9.18 鉄機械と銅機械
    19. 3.9.19 効率最大原理
  10. 3.10 制御
    1. 3.10.1 2軸理論
    2. 3.10.2 トルク式
    3. 3.10.3 3相PWMインバータの構成
  11. 3.11 誘導モータ
    1. 3.11.1 構造
    2. 3.11.2 原理
    3. 3.11.3 磁石モータとの比較
  12. 3.12 小括
  13. 3章の参考図書と印象

4.インホイールモータ設計の実際

  1. 4.1 要求性能の定量化
    1. 4.1.1 インホイールモータについての予備知識
    2. 4.1.2 インホイールモータの役割
    3. 4.1.3 走行抵抗の計算
      1. 4.1.3.1 平坦路走行負荷の計算・・・転がり抵抗 (Fr0
      2. 4.1.3.2 平坦路走行負荷の計算・・・空気抵抗 (Fl
      3. 4.1.3.3 登坂負荷の計算 (Fst
      4. 4.1.3.4 加速負荷の計算 (Fα
      5. 4.1.3.5 負荷計算のまとめと走行に必要な出力
    4. 4.1.4 電費の計算
      1. 4.1.4.1 電費評価の方法 (規格・基準)
      2. 4.1.4.2 電費計算の実際
  2. 4.2 設計の実際
    1. 4.2.1 基本構想 (レイアウト)
    2. 4.2.2 強度・剛性について
    3. 4.2.3 バネ下重量について

5.商品化、量産化に向けての仕事

  1. 5.1 評価の概要
    1. 5.1.1 構想~計画
    2. 5.1.2 単品設計~試作手配
    3. 5.1.3 組立~試運転
  2. 5.2 評価の詳細
    1. 5.2.1 性能評価
    2. 5.2.2 耐久性の評価
  3. 5.3 評価のまとめ
  4. 4章から5章の参考文献

おわりに

【参考文献】

  • 武田,松井,森本,本田 「埋込磁石同期モータの設計と制御」 オーム社@2001
  • 吉田 「マクスウェル・場と粒子の舞踏」 共立出版@2000
  • 広江 「趣味で物理学」 理工図書@2007
  • 長沼 「物理数学の直観的方法第2版」 通商産業研究者@2005
  • 高橋 「三次元有限要素法」 電気学会@2006
  • Hendershot, Miller「Design of Brushless Permanent-Magnet Machines」Motor Design Books LLC @2010
  • 竹内 「電機設計学」 オーム社@1997
  • Nurnberg「Die Asynchronmaschine」
  • Kassakian et.al 「Principles of Power Electronics」 ADDISON WESLEY @1992
  • ゴードン 「構造の世界」 丸善@1991
  • Asimov 「ASIMOV'S NEW GUIDE TO SCIENCE」 penguin @1987
  • ロバートボッシュ,ボッシュ自動車ハンドブック 第2版,山海堂,2003.
  • 三菱自動車テクニカルプレビュー,Vol.2,p.54,三菱自動車,2008.
  • JHFC総合効率検討結果報告書,財団法人日本自動車研究所,H18年3月.
  • Feng An Robert Earley Lucia Green-Weiskel, The Innovation Center for Energy and Transportation (iCET) Beijing Los Angeles New York/Background Paper No.3 CSD19/2011/BP3. GLOBAL OVERVIEW ON FUEL EFFICIENCY AND MOTOR VEHICLE EMISSION STANDARDS:POLICY OPTIONS AND PERSPECTIVES FOR INTERNATIONAL COOPERATION, 2011.
  • 伊藤雄一,堺香代,牧野祐介,インホイールモータシステムIn-Wheel Motor System. NTN TECHNICAL REVIEW No.79,NTN,2011.
  • Alexander Fraser Senior Mechanical Systems Engineer IN-WHEEL ELECTRIC MOTORS The Packaging and Integration Challenges Protean Electric Ltd, UK, 2012.
  • Dr. Raphael Fishcher More Agile in the City Schaeffler's wheel hub drives, Schaeffler, 2014.
  • 堀内浩太郎,あるボートデザイナーの軌跡,舵社,1987.
  • 堀内浩太郎,あるボートデザイナーの軌跡2,舵社,2002.
  • 卜部正樹,岸上靖廣,平本治郎,稲積透,吉武明英,清水浩,松田篤志,西山敏樹,土肥英一,林克行,松村好浩,超ハイテンのTWB構造による小型電気自動車用台車の開発,Development of Battery Built-in Frame for Compact EV Using Tailored-blank of High Strength Steels,日本自動車技術会講演前刷集,No.20105221,2010.
  • 牧野智昭,石川愛子,伊桐千浪,堺香代,自動車用インホイールモータの技術動向,Recent Technology Trends of In-Wheel Motor System for Automotive. NTN TECHNICAL REVIEW No.81 [解説],NTN,2013.
  • ブリヂストン ニュースリリース,No.63,2003.

【口コミ】

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