165 – IPMモータの効率マップ作成

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アプリケーションノート・モデルデータ

概要

IPMモータは、磁力の強い希土類焼結系永久磁石を用い、磁石の磁界と回転磁界によるマグネットトルクに加えて、d軸とq軸のインダクタンスの差に起因するリラクタンストルクを利用できるため、運転範囲が広くかつ高効率なモータです。
効率は回転数や負荷に応じて変化するため、モータ設計および制御設計を行う上で効率マップを描くことが有益です。効率マップを描くには膨大な計算が必要となり、結果の整理にも時間を要します。モータの電圧方程式、トルク式からトルク、電圧、電流を計算し効率を推定することもできますが、この方法では鉄損の見積もりが難しいこと、モータの鉄心の非線形磁化特性の影響を考慮することが難しく、正確に効率を算出することが困難という問題があります。JMAG-Designerでは、鉄損や非線形磁化特性の影響を考慮して容易に効率マップを得ることが出来ます。
ここでは、 IPMモータの効率マップを作成し、各動作点の損失割合を評価しています。

効率マップ

効率マップを図1に示します。
図1より、力行と回生の効率を把握することが出来ます。このモータは、回生側に比べて力行側の方が、高効率領域が高回転側に広がっていることが分かります。

各動作点の損失割合

低速高負荷時、低速中負荷時、中速中負荷時、高速低負荷時それぞれの損失割合を表した円グラフ(パイチャート)を図2に示します。
銅損は負荷に応じて小さくなります。ステータコアの損失は回転数に応じて増加しており、特にヒステリシス損失が増えていることがわかります。一方で、ロータコアの損失は全体に対する割合が小さいことが確認できます。

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