228 – 誘導電動機の熱解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

誘導電動機は構造が簡単で、小型・軽量、安価、保守の手間が要らないという長所を持つため、産業用から家電製品に至るまで多く使われています。誘導電動機は、ステータ巻線の回転磁界により2次導体に誘導電流が流れ、その電流と回転磁界により2次導体が回転方向に力を受け回転するモータです。この際、誘導電流の影響でロータに大きなジュール熱が発生します。
誘導電動機のジュール損失や鉄損による温度上昇を正確に評価するためには、磁界解析で求めた損失密度分布を利用して熱解析で温度分布を求める連成解析が有用です。これにより全体的な温度分布や特に高温になる場所などを確認することができます。
ここでは、誘導電動機の温度分布を評価した事例を紹介します。

損失密度分布

図1および図2は、かごと巻線のジュール損失密度をそれぞれ示しています。ジュール損失の大部分はエンドリングに分布しています。
ステータとロータの鉄損解析結果を、図3と図4に示しています。

温度分布

ステータの温度分布を図5、ロータの温度分布を図6に示します。
ステータに関しては、それぞれ部品が発熱源となっており、75(deg C)程度まで温度が上昇していることが分かります。一方、ロータはかごが主な熱源となっており、ロータコアに熱が伝わっている様子が確認できます。また、ステータに閉じ込められて熱を排出しにくいため、90(deg C)以上の高温となっています。

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