[W-MA-48] 高調波銅損の解析と設計変更による改善

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概要

1.背景
電磁界解析において損失解析の精度向上が課題となっている。損失は様々な要因により理想的な状態からかい離し、一般的には漂遊負荷損として扱われがちである。そのような要因の一つとしてここでは交流銅損に着目する。交流銅損とはコイルなどの導体に時間変動する磁束が鎖交することによって生じる以下のような現象である。
 ・表皮効果
 渦電流による表皮効果により電流が導体表面に偏る現象
 ・近接効果
 導体が複数ある場合や磁性体からの漏れ磁束が鎖交する場合など、他からの寄与がある場合に単一導体の表皮効果に加えて生じる現象
これらの現象により導体内で電流が偏り、磁場の変動がない直流と比較して導体の断面積をすべて使い切ることができない。すなわち、直流と比較して抵抗が増加し、同じ電流を流そうとすると銅損が増加することになる。これが交流銅損であり、電気機器の漂遊負荷損の一因となり、効率低下させる。
特に昨今のモータでは小型化(占積率向上、コイルエンド部縮小)、放熱性向上、生産性向上のために、セグメントコイルやエッジワイズコイルなど角線、平角線の採用が増えており[1]、交流銅損の原因の把握と設計変更による対策が重要になっている。

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