178 – SRモータのI-Psi特性解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

希土類磁石の価格高騰を受けて、永久磁石を使用しないモータ形式としてSRモータ(switched reluctance motor)に期待が集まっています。SRモータは構造が簡単で堅牢、安価を実現できます。しかし、トルクの発生原理がステータとロータの突極性のみに依っているため、トルク変動が非常に大きく、振動や騒音を伴うため、使われる用途が限定されてきました。しかし、前述の希土類磁石の価格高騰及び、電流制御技術の向上、磁界解析による最適設計が可能となり、課題を低減できる可能性が高まっているためSRモータが見直されています。
SRモータは電磁鋼板の非線形領域を使った動作となり、インダクタンスも非線形的な挙動を示すため、線形理論式に沿った計算手法では精度の高い事前予測を行うことが出来ません。したがって、材料の非線形磁化特性や微細なモータ形状を扱うことが出来る有限要素法の利用が必要となります。
ここでは、ロータ位置ごとに、通電電流値を変更した場合の鎖交磁束への影響(以下、I-Psi特性)を求めた事例を紹介します。

I-Psi特性

SRモータのI-Psi特性を図1、電流値2(A)、10(A)における磁束密度分布を図2に示します。
非対向時の0(deg)においては、主磁路において空気の磁気抵抗が支配的であるため、鎖交磁束が電流に対してほぼ線形に増加します。また、特に対向時においては電流を増加させるほど磁束の増加量が減少していくことがわかります。これは、図2に示すようにコアの磁気飽和によるものです。なお、SRモータは対向時と非対向時の鎖交磁束(インダクタンス)の差を大きくするほど高トルクとなるため、そのような工夫を検討することも可能です。

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