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 誘導機 | 167 - 三相誘導電動機の鉄損解析 | Module: DP,LS | 2012-03-01 | 誘導電動機は固定子巻線の回転磁界により二次導体に誘導電流が流れ、その誘導電流と回転磁界により回転方向に力を生じるモータです。構造が簡単で、磨耗部分も無く、商用電源に接続するだけでも使用出来るため、産業用から家電製品に至るまで多く使われています。
誘導電動機においても高効率化は重要なテーマです。高効率化のためには、一次･二次銅損と共に、効率を落とす原因となっている鉄損も低減する必要があります。特にインバータ駆動による高回転化で鉄損の比重が高まる傾向にあり、コア内で複雑な分布を持つ鉄損をシミュレーションにより予測することは有益です。
ここでは、回転速度3,300(r/min)時のステータコア、ロ-タコアの鉄損を確認した事例についてご説明します。
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| 166 - 制御シミュレータとJMAG-RTシステムを用いた誘導電動機のラインスタートシミュレーション | Module: FQ,LS,RT | 2012-03-01 | 制御設計とモータ設計は異なる設計者が設計するため、協調設計が難しい状態にあります。しかし、昨今の高度化した要求を実現するためには、開発初期の段階で高精度のシミュレーションで課題を解決する必要があり、モータ設計と制御/回路設計を協調しながらシミュレーションを行う事が必要となっています。
誘導電動機の特性は、二次側の抵抗を含んだ抵抗と漏れリアクタンスに左右されます。二次側の抵抗は表皮効果の影響を受けるため、有限要素法により二次誘導電流の分布を考慮して求める必要があります。JMAGでは磁界解析を用いて抵抗と漏れリアクタンスを求め、誘導電動機のモータモデルを作成することが出来ます。このモータモデル”JMAG-RTモデル”を制御/回路シミュレータに組み込むことにより、JMAG-RTによる制御/回路シミュレータとの連携シミュレーションを行うことができます。
ここでは、JMAG-RTシステムを用いて誘導電動機のJMAG-RTモデルを作成し、制御/回路シミュレータへ取り込んで、誘導電動機のラインスタートシミュレーションを行います。なお、JMAG-RTシステムとは磁界解析を用いJMAG-RTモデルを作成するシステムのことです。
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| 161 - 三相誘導電動機のラインスタート解析 | Module: DP | 2012-03-01 | 誘導電動機の最もシンプルな始動法は、電動機を直接電源に接続するラインスタートです。ラインスタートの場合、静止時のインピーダンスが定格運転時に比べて小さいため、始動初期に大きな電流が流れます。
始動時には二次側に一次側、二次側ともに大電流が流れることにより、誘導機のギャップ付近の磁気飽和が激しくなります。その結果、磁気飽和によりインピーダンスが低下しますので、始動電流がますます大きくなります。始動電流の大きさは誘導機電動機に接続する電源容量や誘導電動機のコイルに働く電磁力、熱容量などに影響を及ぼします。そのため、局所的な磁気飽和が考慮できる有限要素法で誘導電動機の始動特性を把握することは有益といえます。
ここでは、誘導電動機のラインスタートをシミュレーションし、回転速度変動などの始動特性を求めています。
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| 119 - 巻線型三相誘導電動機のトルク特性解析 | Module: DP | 2012-03-01 | 巻線型誘導電動機は固定子巻線の回転磁界により二次巻線に誘導電流が流れ、その電流と回転磁界の相互作用により二次巻線に回転力が発生するモータです。誘導電流が巻線を流れるため、スリップリングを介してその電力を取り出し回生することが可能です。
誘導機は、二次導体に誘導される電流が特性に大きく影響します。また特にギャップ付近には強い磁気飽和を伴います。このため、事前に特性を詳細に把握するためには、誘導電流や磁気飽和を正確に扱うことのできる有限要素法に基づく解析が有効です。
ここでは、電流密度分布とs-T特性（すべり-トルク特性）を求めています。
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| 74 - 単相誘導電動機の基本特性解析 | Module: DP | 2012-03-01 | 単相誘導電動機は一般の家庭用電源である単相交流で使用することができることから、小出力の電動機として電気洗濯機、扇風機などの家庭用電気機器や事務機器などの駆動用に広く用いられています。しかし、単相交流は三相交流のように単独で回転磁界を作ることができず、そのままではモータを始動させることができないため、何らかの方法により回転磁界を作ることで、始動する必要があります。
固定子巻線による磁界と二次導体に流れる誘導電流の相互作用で回転するため、二次導体に流れる誘導電流は特性に大きく影響します。またギャップ付近を中心に強い磁気飽和分布が生じ、磁化特性の非線形性も特性に大きく影響します。設計の前段階で、誘導電流や磁気飽和特性を考慮した単相誘導機の特性を把握するためには、有限要素法による解析と評価が有用です。
ここでは、コンデンサによる補助巻線を設けた電流密度分布とN-T特性（回転速度-トルク特性）を求めています。
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| 68 - 三相誘導電動機のN-T特性解析 | Module: DP | 2012-03-01 | 誘導機は固定子巻線の回転磁界により二次導体に誘導電流が流れ、その電流と回転磁界により二次導体が回転方向に力を受け回転するモータです。構造が簡単で、小型・軽量、安価、保守の手間が要らないという長所を持つため、産業用から家電製品に至るまで多く使われています。
誘導機は、二次導体に誘導される電流が特性に大きく影響します。また特にギャップ付近には強い磁気飽和を伴います。このため、設計検討のための特性の把握には、有限要素法に基づく磁界解析が有用です。
ここでは、N-T特性（回転速度-トルク特性）と電流密度分布を確認した事例についてご説明します。
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| 63 - かご型誘導電動機のトルク特性解析 | Module: FQ | 2012-03-01 | 誘導電動機は構造が簡単で、安価、堅牢、高効率のため古くから一般産業用に広く利用されてきました。誘導電動機は、同期速度で回転している時にはトルクが発生せず、適切なすべりが生じている時にトルクが最大となります。また、かご型誘導電動機はかごに流れる電流によって損失が発生するため、その発熱の大きさに応じて連続運転の可否を検討する必要があります。
誘導機は、二次導体に誘導される電流が特性に大きく影響します。また特にギャップ付近には強い磁気飽和を伴います。このため、設計検討のための特性の把握には、有限要素法に基づく磁界解析が有用です。
ここでは、s-T特性（すべり-トルク特性）、I-T特性（電流-トルク特性）、最大トルクにおけるI-V特性（電流-電圧特性）と電流-かごのジュール損失特性を求める事例をご紹介いたします。
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| 56 - 自己始動型永久磁石モータのトルク特性解析 | Module: DP | 2012-03-01 | 自己始動型永久磁石モータは、誘導機と永久磁石機の二つの特性を併せ持っており、インバータなどの制御装置が無くても誘導機よりも高い効率を期待できます。始動時は、誘導機として振る舞い、ステータが作る回転磁界に対して、ロータのかごがすべることで二次電流が生じ、トルクを発生します。したがって、始動時にロータの起動位置や回転数を見る必要がないので、始動性に優れます。回転数が上がり、同期に入ると二次電流でなく永久磁石が起磁力となりトルクを発生するため、二次銅損が発生しません。欠点としては、同期を外れると大幅にトルクが低下したり、磁石モータとしては脱調状態となるためトルク変動が大きいことが挙げられます。このため、自己始動型永久磁石モータは、商用電流を直入れでも始動でき、且つ同期時には高効率を期待できますが、始動トルクが比較的低いことや同期はずれ時に回復など、適用が難しい面があります。
このため、モータの性能が要件を満たしているかを事前に把握するためには、有限要素法に基づく磁界解析シミュレーションによって検討する必要があります。
ここでは、電流密度分布とs-T特性（すべり-トルク特性）を求めています。
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| 39 - スキューを考慮した三相誘導電動機のトルク解析 | Module: DP,TR | 2012-03-01 | 誘導電動機は、かご部をダイキャストなど鋳造により製造するため、スキューを容易に施すことができます。スキューを施すことでかごを鎖交する磁束変化を正弦波状に整形し、負トルクを生じてしまう誘導電流による高調波成分の除去や、スロットの影響によるトルク変動などを抑えることができます。
一般にスキューを施すと軸方向への磁束の流れも影響して磁束の流れが複雑になるため、スキューの効果を事前評価するためには、三次元的な磁束の流れを正確に検証できる解析が必要です。
ここでは、スキューの有無によるかご型三相誘導電動機のトルク波形を比較して、スキューによるトルク変動の低減効果を紹介いたします。またトルク変動の要因である二次電流を周波数分解することで、スキューによる高次成分の変化を確認いたします。
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| 38 - 単相誘導電動機の始動特性解析 | Module: DP | 2012-03-01 | 単相誘導電動機は一般の家庭用電源である単相交流で使用することができることから、小出力の電動機として電気洗濯機、扇風機などの家庭用電気機器や事務機器などの駆動用に広く用いられています。しかし、単相交流は三相交流のように単独で回転磁界を作ることができず、そのままではモータを始動させることができないため、何らかの方法により回転磁界を作ることで、始動する必要があります。
設計においては始動時に想定した方向にトルクが発生して安定に回り続けることができるかを事前に検証することが重要になります。この検証には、ロータが電磁力からの作用により、運動方程式に従って始動する状況を正確に解析する必要があります。
ここではコンデンサによる補助巻線を設けた単相誘導機を取り上げ、時刻-回転速度特性、時刻-トルク特性、始動直後の磁束密度分布とバーの電流密度分布をご紹介致します。
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| 1 - 三相誘導電動機のトルク特性解析 | Module: DP | 2012-03-01 | 誘導機は固定子巻線の回転磁界により二次導体に誘導電流が流れ、その電流と回転磁界によりロータが回転方向に力を受け回転するモータです。構造が簡単で、小型・軽量、安価、保守の手間が要らないという長所を持つため、産業用から家電製品に至るまで多く使われています。
誘導機は、二次導体に誘導される電流が特性に大きく影響します。また特にギャップ付近には、強い磁気飽和を伴います。有限要素解析は上記の特徴を正確に捉えた特性の把握が可能であり、設計の事前評価には有効です。
ここでは、二次導体の電流密度分布とN-T特性（回転速度-トルク特性）を求める事例をご紹介いたします。
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