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概要
アキシャルギャップ型モータの設計において、トルクを最大化しつつ、振動抑制を目的としてトルクリップルを最小化したものが良いとされます。磁石の配向方向を適切に選択することで平均トルクやトルクリップルの改善が期待できます。
磁石の配向方向の一つとしてハルバッハ配列があります。ハルバッハ配列は、磁石の配向方向を回転させて配置することで、滑らかな正弦波状の磁束分布を生成する特殊な磁石配置です。JMAGでは、着磁パターンを用いることで、着磁解析（非着磁体を磁化するための解析）を行うことなく、磁石の配向方向を設定することが可能です。
ここでは、3次元のアキシャルギャップ型モータに対してハルバッハ配列の着磁パターンを設定し、通常の磁石配向と比較して、同等以上のトルクを得たうえでトルクリップルが小さくなることを示します。
磁石の配向方向の一つとしてハルバッハ配列があります。ハルバッハ配列は、磁石の配向方向を回転させて配置することで、滑らかな正弦波状の磁束分布を生成する特殊な磁石配置です。JMAGでは、着磁パターンを用いることで、着磁解析（非着磁体を磁化するための解析）を行うことなく、磁石の配向方向を設定することが可能です。
ここでは、3次元のアキシャルギャップ型モータに対してハルバッハ配列の着磁パターンを設定し、通常の磁石配向と比較して、同等以上のトルクを得たうえでトルクリップルが小さくなることを示します。
着磁パターン設定
着磁パターン設定を表1に示します。
[一極あたりの分割数]の磁化方向を図1に示します。 [一極あたりの分割数]が1の場合は既存の軸方向円周パターンと一致します。
[一極あたりの分割数]が増加していくと磁化方向が滑らかに変化します。
![図1 [一極あたりの分割数]の磁化方向](/jp/images/catalog/jp315-2.gif)
トルク特性
図2に、各着磁パターンのトルク波形を示します。トルク波形からトルク脈動が抑えられていることが確認できます。各着磁パターンの平均トルクおよびトルクリップル率を表2に示します。既存の軸方向円周パターンの平均トルクが55.7に対し、ハルバッハ配列を用いた3ケース全てにおいて平均トルクが56.0以上になっていることがわかります。また、[一極あたりの分割数]が増加すると平均トルクが増加していくことがわかります。トルクリップル率は、既存の軸方向円周パターンが0.530に対し、ハルバッハ配列を用いた場合は0.340以下になっており、約3.5割以上削減できることがわかります。以上のことから、ハルバッハ配列を用いると平均トルクを保ったままトルクリップル率を大幅に削減できることがわかります。
