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93 - 8極9スロットモータの偏心によるコギングトルク解析

Module: DP

拡大図	概要モータでは、形状中心軸と回転軸のずれなどにより偏心が生じる可能性があります。偏心は磁束密度分布や電磁力の対称性を崩すため、振動・騒音の原因になります。また、本解析で用いる8極9スロットのモータはコギングトルクが小さいという利点がある一方で、形状および磁界の対称性がないため電磁力が軸周りでキャンセルされません。このような特徴をもつモータのコギングトルクおよび電磁力が偏心によってどのような影響を受けるのか、シュミレーションによって予測することは有用です。本資料では、偏心の有無によるコギングトルクおよび電磁力を求めています。

コギングトルク

拡大図

コギングトルクを図1に、偏心ありの場合のコギングトルクの周波数分析結果を図2に、偏心なしの場合のコギングトルクの周波数分析結果を図3に示します。
図1より偏心させることによってコギングトルクが大きくなり、周期が変化していることがわかります。図2と図3より、偏心ありの場合は240Hzの周波数成分が支配的であるのに対し、偏心なし場合は2160Hzの周波数成分が支配的であることがわかります。これより、コギングトルクの周期がそれぞれ5degと45degになっています。なお、2160Hzの周波数成分はスロットコンビネーションに起因するものであり、240Hzの周波数成分は極数に起因するものであると考えられます。

拡大図

回転子に働く電磁力・ティースに働く電磁力

偏心なし、偏心ありの場合に回転子に働く電磁力の偏心方向成分（X方向成分）を図4に、偏心直角方向成分（Y方向成分）を図5に示します。また、偏心した時にギャップ幅がもっとも狭くなるティースに働く電磁力のX方向成分を図6に、Y方向成分を図7に示します。なお、ティースに働く電磁力のX方向成分は、X軸マイナス方向を正としています。図4と図6より、偏心することによって回転子でもティースでも電磁力のX方向成分が大きくなっていることがわかります。これは、X方向に偏心させているためギャップ幅が狭くなることによって、磁石の極数の影響をより大きく受けるものと考えられます。これがコギングトルクの周期に影響を与えています。本解析に使用した8極9スロットモータは形状に対象性がないため、偏心なしの場合でも図8に示すように磁束に偏りが生じています。このため、回転子とティースに働く電磁力が相殺されずに図4と図6のように電磁力が発生しています。
拡大図	拡大図
拡大図	拡大図
拡大図

Updated: 2010-08-31

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