PSL(Power Simulation License)を活用した磁場+構造連携による永久磁石モータの解析

東芝インフラシステムズ株式会社
インフラシステム技術開発センター 電機応用・パワエレシステム開発部 モータ・ドライブシステム技術担当
松下 真琴
/ 株式会社JSOL
中岡 高司

概要

永久磁石モータでは、磁石磁束の短絡を防ぎ、磁力を効率よく機械出力(トルク)に変換するために、磁石周囲にフラックスバリア(FB)を設ける。隣接極への磁束の漏れを抑制するためにはブリッジと呼ばれる狭隘部を可能な限り薄くすることによりモータの特性向上を図ることが出来る。しかし、高回転時の遠心応力による回転子破壊を防ぐために、ブリッジ部応力をある値以下としなければならない場合がある。高回転時の機械的な問題が起きないようにするためには、トレードオフ関係にある遠心応力とモータ特性の両方を考慮したモータ解析を実施しなければならない。
永久磁石モータの回転子の遠心応力とモータ特性解析では、一般的に、FB形状を微調整しながら、要求を満たすモータ形状の探索を行っており、幅広い設計空間を探索しているとは言えない。理想的には、自在なフラックスバリアを含む磁石挿入孔を自動で生成し、両要求を満足した最適モデルが得られると検討LTが大幅に削減されるが、現状ではなかなか難しい。最適とはいかないまでも、なるべく(極力)最適モデルに近い形状が得られれば、このモデルを起点とした検討を行うことにより、検討時間を短縮できる可能性がある。
そこで、今回、PSLとJMAG搭載の最適化エンジン(GA)を活用し、永久磁石モータの特性と回転子遠心応力計算を行い、両要求を満足したモデルを得る解析を試みたので、その内容について報告する。

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