191 – マルチスライス法を用いてスキューを考慮した三相誘導電動機のトルク解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

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も磁束が流れるため、スキューの効果を厳密に評価するには3次元解析が必要です。ただし、3次元解析は計算コストが過大となる傾向にあり、2次元断面の重ね合わせでスキューを近似表現するマルチスライス法が有効です。
ここでは、マルチスライス法を用いて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、スキューによるトルク変動の低減効果を確認します。

トルク特性

トルク波形を図1、トルク特性値を表1に示します。
スキューによってトルクの高調波が大幅に除去されており、振動や騒音の低減につながることが分かります。

2次導体の電流

2次導体の電気角1周期分における平均電流密度分布を図2、図3、セクショングラフを図4、2次導体の電流波形および周波数成分を図5、図6に示します。
図2、図3、図4に示すように、スキューなしではバーの電流がロータ表面に偏っているのに対し、スキューありではやや内部まで侵入している様子が見られます。これは、図5、図6に示すように、スキューにより2次電流の高調波成分が低減し、表皮厚が厚くなったためだと考えられます。なお、回転数とスロット数より決まるスロット高調波成分の420(Hz)付近が最も減少しています。

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