極異方性リング磁石のモータ解析

【概要】
異方性リング磁石は、小型・高性能かつ組み立て作業性のよいモータを実現する技術として期待されています。
極異方性リング磁石を用いたモータのトルクの解析事例です。

【モデル解説】
4極24スロットのSPMモータです。
ロータは極異方性リング磁石からなり、ハルバッハ配列の磁気回路構造により内径側に漏れ磁束がないので、内径側にはコアを設けていません。
外部回路連成解析機能を利用し、入力を電流値で指定した解析となっています。
計算時間短縮のため1/4周期対称モデルの2次元解析としています。

【結果解説】
回転角度に応じたトルクの波形は、電流値指定の条件のため0degから定常状態となっていますが、トルクリップルの小さい良好な結果が得られています。
ここで、U相の位相には「トルク最大となる電源位相探索」の機能を利用して算出したものを設定しています。
電源位相によってトルク特性は変化しますが、本機能を利用することで短時間でトルクが最大となる電源位相を探索することができます。（磁場過渡解析）

なお、磁石配列が形成する磁界は磁場静解析により解析することができます。極異方性リング磁石では外径側に磁束線が集中し、内径側にはほとんど磁束線がないことが分かります。
また磁石外周の表面磁束密度は正弦波状の特徴的な波形となっています。（磁場静解析）