156 – IPMモータにおけるトルク成分の分離解析

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概要

IPMモータは高効率と広い運転範囲を実現できる構造のため、高性能モータに良く用いられます。高効率を実現できる要因は、制御によりマグネットトルクとリラクタンストルクを使い分けることにあり、IPMモータを設計するに当たり、運転状態での両者の配分を知ることは重要な情報となります。トルク特性は、モータの詳細な形状や磁石の形状のほか材料の非線形磁化特性も考慮する必要があり、更にそのトルクを二成分に分離するのは、手計算では難しいといえます。
モータ設計時点で各々の寄与度を調べながら、設計を進めるためには、有限要素法を用いた電磁界解析で検討する必要があります。
ここでは、トルク成分の分離を行い、各起磁力がつくる磁束密度分布などを確認します。

トルクの電流位相角特性

図1にトルクの電流位相角特性グラフを示します。グラフより、電流位相角が20(deg)付近で最大トルクが得られることがわかります。また、総トルク中のマグネットトルクが占める割合が大きいことがわかります。

磁束密度分布、磁束線図

図2に磁束密度分布のコンター図と磁束線図を示します。この図のように、トルクの値を分離するだけでなく、磁気回路の様子を可視化することができます。これにより、それぞれの起磁力のトルクに対する影響を確認することができます。

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