26 – 電磁リターダの制動トルク解析

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概要

リターダはトラックやバスなど大型で重量のある自動車の補助ブレーキ装置です。プロペラシャフトに取り付けて制動力を与えます。油圧式、電磁式があり、電磁式リターダはステータコイルで磁界を発生させ、ロータに鎖交する磁束密度が時間変化することで渦電流が生じ、制動トルクを発生させます。ステータコイルに流す電流やロータの回転速度により、ロータの渦電流が発生する範囲と制動トルクが大きく変化します。
リターダの性能を、設計段階から精度良く推定するためには、材料の非線形磁化特性や表皮効果による電流分布を推定することができる、有限要素法を用いた電磁界解析シミュレーションが有用です。
ここでは、回転数におけるリターダの制動トルクを求めています。

渦電流密度分布

各回転数におけるロータの渦電流密度分布を図1に示します。ステータコイルが作る磁束を打ち消すように、ロータ内側表面に渦電流が流れます。回転数が高くなるにつれて、ロータを流れる磁束の変化量が大きくなるため、ロータに発生する渦電流が増加します。

制動トルクの回転数依存性

制動トルクの回転数依存性を図2に示します。
回転数の上昇とともに、表皮効果によって渦電流が表面に集中するため、電気抵抗が大きくなり、渦電流の増加が小さくなります。これにより、渦電流によって生じる制動トルクの増加も小さくなります。

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