[W-MA-49] 漂遊負荷損失解析の必要性とアプローチ

目次
1. 概要
2. 駆動状態によって異なる漂遊負荷損失
3. 漂遊負荷損失解析の課題
4. 漂遊負荷損失解析のためのモデリング
5. まとめ
6. 参考文献

1. 概要

損失の主要成分は動作点によって異なる。その成分の一つとして漂遊負荷損失が挙げられる。物理現象としての漂遊負荷損失は機器内の部品に生じる渦電流によって生じるが、鉄損、銅損、機械損と異なり、発生箇所がはっきりしない。多くの場合、磁石、モデル端部、プレスリングなどに生じる渦電流が問題とされる。また、漂遊負荷損失は、漏れ磁束や主磁束の空間高調波、時間高調波によって生じる事が多い。機器の小型化と高効率化にともない漂遊負荷損失が損失解析の精度誤差の原因となる可能性があり、無視できない成分となっている。

2. 駆動状態によって異なる漂遊負荷損失

漂遊負荷損失が損失全体に与える影響は駆動状態によって異なる。ここでは磁石渦電流損失を例に見ていくことにする。磁石に鎖交し損失を生じさせる高調波成分は駆動状態によって異なるため幅広い範囲で評価する必要がある。IPMモータの磁石渦電流損失を例に見ていく。図1、表1にモータとその駆動条件を示す。損失の各成分の寄与度を異なる駆動条件下(電流位相)で比較する(図2)磁石渦電流損失の割合が駆動状態によって異なることがわかる。漂遊負荷損失は機器の磁気飽和やドライブの影響による時間高調波成分に依存することがわかる。(続く)

モータ形状
モータ形状

角線コイルのコイル渦電流損失

角線コイルのコイル渦電流損失

ギャップを渡る磁束やコイルエンドからの漏れ磁束によりステータ表面やプレスリング、コイル等に渦電流が生じる。複雑な漏れ磁束を捉えるために大規模3次元解析が必要となるが、高並列ソルバを用いることで短時間に計算することが可能。

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