[JAC021] 焼き嵌めを考慮したSPMモータの鉄損解析

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概要

焼き嵌めを考慮したSPMモータの鉄損解析
モータの鉄心には電磁鋼板が利用されます。この積層構造を維持するため、またフレームとの接合強度を高めるための手段として、ステータコアにフレームを焼き嵌めします。焼き嵌め時には発生する圧縮応力が、鉄損を増加させることが知られています。高効率化を実現するためには、主となる損失成分を見極め、対策する必要があります。それゆえ、鉄損評価時に応力の影響を考慮することが重要です。
鉄損は鋼板に変動する磁場がかかることで生じます。また、鉄損の大きさは鋼板の鉄損特性に依存します。鋼板の鉄損特性は焼き嵌めなどで応力がかかることで劣化します。焼き嵌めによって生じる応力は分布を持ち、特にバックヨーク部分で大きくなります。つまり、鉄損を精度良く評価するためには、磁束密度分布、時刻変化および鋼板にかかる応力分布を正確に求める必要があります。
ここでは、焼き嵌めで生じる応力を考慮した場合としない場合のSPMモータの鉄損密度を求める事例についてご説明します。

圧縮応力分布

図1 主応力 (圧縮応力)
図1に圧縮応力分布を示します。フレームが径方向に縮むことによって生じる圧縮応力は、スロット部で大きくなっていることがわかります。これは、ティース部では先端に近づくにつれて減衰するのに対し、スロット部では減衰できずに応力が集中しているためと考えられます。

鉄損密度分布

図2 鉄損密度分布
図2に鉄損密度分布を示します。応力の考慮の有無によって鉄損密度分布が変化し、鉄損値が約7割増した事がわかります。これは、熱応力により損失が大きくなるためだと考えられ、鉄損をより実測と合わせるためには、焼き嵌めによる熱応力を考慮した解析が必要になります。

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