No.57「数値解析によるモータ特性評価」

No.57 小特集:モータ特集 材料の評価・解析
数値解析によるモータ特性評価 ~数値解析を活用したPMモータの磁化特性劣化の影響調査~
CAE-based Evaluation of Magnetization Characteristics for PM Motor

なぜいまこれが?

家電製品や自動車などの電気機器には高効率かつ高性能な永久磁石モータ(以下、PMモータ)が幅広く利用されています。特に、電気自動車(以下、EV)の開発が進み、普及するにつれて高効率かつ高性能なPMモータの需要がますます高くなってきています。

PMモータの高性能化のためには、かしめや溶接などの加工による材料の性能低下が無視できないことから、磁化特性の劣化を防ぐことが重要となっています。

当社では伝熱・構造・流体・電磁場を考慮した連成解析を活用することで、磁化特性の劣化を多面的に評価することができます。

これがポイント!

図1 PMモータの構造
図1 PMモータの構造

磁化特性に与える溶接の影響

PMモータの構造を図1に示します。シャフト、ロータ、ステータから構成されています。ステータには、必ず溶接箇所があり、溶接による残留応力の発生は、磁化特性を劣化させる要素となります。

溶接による磁化特性劣化の影響を解析した例を図2に示します。まず、磁化特性に与える応力の影響を当社で測定し、関係式を求めます。次に、溶接を模擬した構造解析により残留応力を計算し、得られた応力分布と関係式を磁場解析に適用して磁束密度分布を計算します。

図2 溶接による磁化特性劣化の影響
図2 溶接による磁化特性劣化の影響

計算結果の評価としては、局所磁気特性可視化装置を使ってステータの磁束密度分布を測定して比較します。溶接の影響によりステータ内側まで磁束密度の小さい領域が分布しており、解析により、残留応力の影響を評価できることが分かります。

当社では、高度な測定技術による高精度な磁化特性の測定や磁気測定を行っており、測定と数値解析の両面からPMモータの性能を高精度に評価することができます。磁気測定ならびに磁化特性劣化の影響などの評価をご希望でしたら、お気軽にご相談ください。

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JFEテクノリサーチ株式会社 営業本部