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集中巻IPMモータの磁界解析

概 要

IPMモータはロータに磁石を埋め込んだ構造しており、マグネットトルクの他にリラクタンストルクも利用できるため、高効率なモータとして、広く使われています。
今回、無負荷状態における誘起電圧、負荷状態のトルク波形を解析致しましたので、ご紹介致します。電気学会調査専門員会IPMモータのベンチマークモデル(D1)を参考に致しました。本ベンチマークモデルでは集中巻のステータが採用されています。

解析タイプ:2次元非線形磁界解析

図1−1にIPMモータの概要図を示します。

              図1−1.概要図

使用ソフトウェア:PHOTO-MAG

解析条件

メッシュ分割図を図2−1に示します。

           図2−1.メッシュ分割図

磁石は磁化ベクトルで入力し、コイルの電流は電流密度で入力しました。
電流密度には3相交流の波形の時刻点列が設定されています。

ロータを構成する節点には回転速度を設定することにより、回転を考慮します。

ロータの回転によって、生じるスライド面のメッシュは不連続となっていて、回転によって、要素が壊れることを防いでいます。それに伴って、分離された状態となっているロータ側とステータ側の節点の関連付けが必要になります。これに関しては、不連続面をスライドインターフェイスにて接合させることにより、解決されます。

電磁鋼板は35A300相当のB-H曲線を用いています。ロータ・ステータ共通です。

解析結果

       図3−1.磁束密度[T] コンター図 (負荷時)

       図3−2.磁束線図 アニメーション(負荷時)

       図3−3.トルク波形 (負荷時)

      図3−4.無負荷時のU-V相間 誘起電圧[V]