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概要
IPMモータでは、高速回転時に磁石が遠心力を受けてロータコアに押し付けられます。この際、磁石が摩擦を伴いながら滑ることで、部品に大きな応力が発生します。もしこの応力が材料の降伏応力を超えると、塑性変形が生じ、モータの性能低下や部品の破損につながる可能性があります。そのため、設計段階で遠心力による応力が降伏応力を超えないように配慮することが重要です。
シミュレーションを活用することで、製品を実際に製造する前に遠心力の影響を評価し、設計に反映させることが可能です。特に、塑性変形の有無や部品間の接触状態を正確にモデル化することが、信頼性の高い解析結果を得るための鍵となります。
ここでは、IPMモータの磁石とロータコアの接触状態が応力分布に与える影響を評価するため、部品が剛体結合している場合と、接触状態を考慮して磁石が滑る場合の2つのケースについてミーゼス応力を比較します。
シミュレーションを活用することで、製品を実際に製造する前に遠心力の影響を評価し、設計に反映させることが可能です。特に、塑性変形の有無や部品間の接触状態を正確にモデル化することが、信頼性の高い解析結果を得るための鍵となります。
ここでは、IPMモータの磁石とロータコアの接触状態が応力分布に与える影響を評価するため、部品が剛体結合している場合と、接触状態を考慮して磁石が滑る場合の2つのケースについてミーゼス応力を比較します。
コアの材料特性
図1にコアの材料特性を示します。ここで使用している材質の降伏応力は330(MPa)です。
ミーゼス応力分布
図2に変位量を200倍に拡大して可視化したミーゼス応力分布の比較を示します。剛体結合の場合、磁石とロータコアの接触部が滑らずに固定されるため、接触部に大きな応力が集中しています。一方、接触状態を考慮した場合には、磁石がロータコアとの接触部で接線方向に滑るため、応力はブリッジ部に集中する傾向が見られます。
このように、剛体結合と接触状態を考慮した場合では応力分布が大きく異なります。実際の現象では、接触部が完全に固定されることはなく、滑りが生じると考えられるため、正確な応力評価には接触状態を適切にモデル化することが重要です。
また、ミーゼス応力の最大値は降伏応力である330(MPa)を超えており、このままでは塑性変形が発生して形状が変化し、特性の劣化や破損のリスクがあります。したがって、材料の変更や構造の見直しなど、応力低減のための対策が必要であることがわかります。
このように、剛体結合と接触状態を考慮した場合では応力分布が大きく異なります。実際の現象では、接触部が完全に固定されることはなく、滑りが生じると考えられるため、正確な応力評価には接触状態を適切にモデル化することが重要です。
また、ミーゼス応力の最大値は降伏応力である330(MPa)を超えており、このままでは塑性変形が発生して形状が変化し、特性の劣化や破損のリスクがあります。したがって、材料の変更や構造の見直しなど、応力低減のための対策が必要であることがわかります。
