お客様各位

こんにちは JSOL JMAGビジネスカンパニー加藤です。

来月9/8からTECHNO-FRONTIERバーチャル展示会が開催されます。
JMAGも出展します。
バーチャル展示会では、JMAGのWEBページで公開している400以上のドキュメントを目的ごとに編纂し、一つのファイルで、導入から上級者使いこなしまでをご紹介します。

先駆けて特集ページを用意しました。
これから開催まで5回にわけて更新します。ぜひアクセスください。


 磁気回路と部品温度の同時評価による設計期間の短縮

熱はモータ性能に大きく影響します。磁石を有するモータであれば熱減磁によりトルクの低下を引き起こしますし、誘導機の二次導体やステータコイルは電気抵抗が増加します。また、コイル素線の絶縁被膜の耐熱温度を超えることはできません。モータ設計は磁気設計と熱設計の両立が不可欠です。
磁気回路と部品温度の同時評価により、設計開発の手戻りを削減します。設計案が多数ある場合は、熱等価回路を用いることで迅速に部品温度を考慮したモータ性能を評価することができます。また、油冷や空冷など冷却機構を検討する場合は、熱流体の影響を考慮することが有効です。JMAGで求めた正確な損失と専門の熱流体解析ソフトウェアを連携することで、より高精度な温度推定が可能となります。

■ ロータ磁石の減磁率分布

SPMモータを対象とし、温度上昇後のロータ磁石の減磁率分布を確認しています。
減磁率とは、どの程度減磁が進行したか示すものです。
減磁率分布より、特に磁石の角部で減磁が進行していることが分かります。

■ 誘導電動機の温度分布

コイル、二次導体、コアに生じた損失を熱源としたときの、定常時温度分布を評価しています。
ロータは二次導体の渦電流が主な熱源となっており、ロータコアに熱が伝わっています。
また、ロータ側が高温になっていますが、これはステータに閉じ込められて熱を排出しにくいためです。

■ 電流値を変えたときのコイルの温度変化

IPMモータを対象とし、電流値を変えたときのコイルの温度を比較しています。
電流値2(A)の場合は、70(min)連続運転してもコイルの温度が40(deg C)程度であることが分かります。
電流値を6(A)に増やすと、モータ駆動時間44(min)でコイルの温度が耐熱温度180(deg C)を超えてしまうことがわかります。

■ 熱等価回路を使用した磁気回路設計

設計案が多数ある場合は、熱等価回路を用いて部品温度を考慮したモータ性能を迅速に評価します。
熱等価回路で得られたコイル温度でコイルの電気抵抗を温度補正し、更新された銅損を使って温度計算を繰り返します。
最終的に温度平衡状態となり、室温時と昇温後のトルクの違いなどを確認することができます。

■ オイルの冷却効果を考慮したモータの温度評価

JMAGと熱流体解析ソフトウェアであるParticleworksを連成し、オイル冷却を考慮したモータ温度分布を評価しています。
流速分布より、流出入口だけでなく、回転するシャフトに接したオイルも流れが生じやすい箇所であることが分かります。
温度分布をみると、オイルに浸かっている箇所とその他の箇所で温度の違いがみられます。

■ 水の冷却効果を考慮したIPMモータの熱減磁評価

JMAGと熱流体解析ソフトウェアであるSTAR-CCM+を連成し、モータの温度上昇と磁石の熱減磁を評価しています。
水による冷却を行っても、温度分布に示すように磁石の温度が70(deg C)に達しています。
また、温度上昇によりロータ磁石で5%弱の減磁が生じることがわかりました。

その他の紹介テーマはこちら
9/8までの間、定期的に事例を更新します。どうぞお楽しみに。

出展者セミナー 9/11(金) 14:15~15:00

JMAG:モータのモデルベース開発事例

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