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概要
アキシャルギャップ型モータはラジアルギャップ型モータより薄く構成することができ、スペースが限られる車載用モータとして採用されています。また、車載用モータは広い動作点で駆動されるため、効率マップを用いてモータ性能が評価されます。
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や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です。
有限要素法を用いたシミュレーションでは、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描くことができます。また、異なる設計案のモータ特性の比較を容易に行えます。
ここでは、扁平率を変えたアキシャルギャップ型モータのモータ特性を、効率マップを用いて比較しています。
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や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です。
有限要素法を用いたシミュレーションでは、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描くことができます。また、異なる設計案のモータ特性の比較を容易に行えます。
ここでは、扁平率を変えたアキシャルギャップ型モータのモータ特性を、効率マップを用いて比較しています。
比較条件
扁平率の定義は軸長/直径とし、扁平率0.24の設計案Aと扁平率0.42の設計案Bを比較します。
モータ体積、ギャップ長、磁石量、巻線は同一とします。
モータ体積、ギャップ長、磁石量、巻線は同一とします。
効率マップ
設計案AとBの効率マップを図2、Idマップを図3、銅損マップを図4に示します。
図2より、設計案Aは低速領域の最大トルクが大きく、設計案Bは高速領域で高効率となっていることが分かります。扁平率が低いとトルクを発生できるギャップ面積が大きくなるため、最大トルクが増加します。扁平率が高いと永久磁石による界磁磁束が減少し、弱め磁束に必要な負のd軸電流が減少するため、銅損が低下し高効率となります（図3、図4）。
アキシャルギャップ型モータは扁平率を変更することで、モータ特性を調整することができることが分かります。
