概要

電磁機器の高効率化が進んでおり、鉄損も高精度な評価が求められます。実際の製造では電磁鋼板をプレスで打ち抜く、積層し、かしめや溶接、ボルト締めなどで固定する、積層鉄心をフレームに圧入、焼き嵌めするといった工程を経ます。これらの工程によって応力やひずみを生じ、理想的な状態と比べて鉄損が増加します。
有限要素法を用いたシミュレーションでは、これら応力やひずみの影響を考慮した鉄損を計算することができます。
ここでは、打抜き加工による加工歪を考慮したIPMモータの解析を行い、トルクや磁束密度、鉄損への影響を評価します。

加工歪による劣化の表現

加工歪による劣化は、切断面における劣化係数と、表面からの劣化分布関数で表現します。
図1に磁界依存性の透磁率劣化係数、図2に磁束密度依存性のヒステリシス損失補正係数を示します。

磁束密度、トルクへの影響

加工歪の有無による磁束密度の違いを図3、平均トルクの比較を図4に示します。
図3より、加工歪を考慮することで、コアの切断面付近の磁束密度が小さくなっていることが分かります。これは、加工によって透磁率が劣化しているためです。
図4より、加工歪による平均トルクへの影響は、1(%)程度であることが分かります。

鉄損への影響

加工歪の有無による鉄損内訳、鉄損密度、ヒステリシス損失密度、ジュール損失密度の違いを図5～図8に示します。
図5より、加工歪を考慮することで鉄損が13(%)程度増加していることが分かります。
図6～図8より、ヒステリシス損失だけでなく、ジュール損失でも差異が生じていることが分かります。
ジュール損失の増加は、加工歪によって端部の磁化特性が劣化し、ティース中央の磁束密度が高くなったためです。