31 – 圧入応力を考慮したSPMモータの鉄損解析

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アプリケーションノート・モデルデータ

概要

SPMモータのコアは積層構造を有し、これを維持するための手法として、圧入や焼き嵌めがあります。コアに電磁鋼板を使用しているモータの場合、圧入接合により発生した応力が鉄損を増加させることが知られており、鉄損評価時に応力の影響を考慮することが重要です。
鉄損は鋼板に変動する磁場がかかることで生じます。また、鉄損の大きさは鋼板の鉄損特性に依存します。鋼板の鉄損特性は圧入接合などで応力がかかることで劣化します。圧入接合によって生じる応力は分布を持ち、特にバックヨーク部分で大きくなります。つまり、鉄損を精度良く評価するためには、磁束密度分布、時刻変化および鋼板にかかる応力分布を正確に求める必要があります。
ここでは、コアとフレームの圧入接合を圧入条件でモデル化し、そのときに発生する応力を考慮した場合としない場合のSPMモータの鉄損密度を求める事例についてご説明します。

圧縮応力分布

圧縮応力分布を図1に、テンソルを図2に示します。フレームやティースに比べ、ヨークの圧縮応力が大きくなっています。ヨークの中でも特に、スロットとの接触部に集中しており、ティース部では先端に行くに従い減衰するのに対し、スロット部では減衰できずに応力が集中しているためと考えられます。なお、図2のテンソルより、スロットとの接触部では圧縮応力が、フレームでは引張応力が支配的になっていることがわかります。

鉄損密度分布

図3に鉄損密度分布を示します。応力の考慮の有無によって鉄損密度の分布が変化し、鉄損値が約2割増した事がわかります。これは、圧縮応力により損失が大きくなるためだと考えられ、鉄損をより実測と合わせるためには、圧入接合による圧縮応力を考慮した解析が必要になります。

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