IPMモータの着磁解析

本例題について

• IPMモータ(Interior Permanent Magnet Motor)の着磁解析例を示します。
  以下の2段階の解析となります。

1. 着磁解析
   未着磁の磁石に着磁電流による着磁磁界を与えることで着磁

2. 着磁結果引用解析
   1.の着磁結果を磁石に設定し、モータのトルクを解析

• 着磁率、磁化分布、トルク、磁束密度分布などを計算します。

• コア部分は電磁鋼板の積層構造を模擬するため、均質化法を利用します。
   

• 表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
   

• 本例題は計算の高速化のため、1/4周期対称モデルを採用しています。

解析条件

メッシュタブを以下のように設定しています。

過渡解析タブの設定を以下のように行っています。

• 着磁解析では、時刻ステップ毎の磁界強度を取得し、磁界強度が下がった段階で、その直前のステップでの磁界強度を着磁磁界とします。
  本例題では定電流としているため、時間ステップ設定は結果に影響しません。
  下記時間ステップ設定を[定常解析]に切り替えても同結果となります。

• 誘導電流を考慮したい場合は、定電流ではなく着磁電流の波形を入力し、時間ステップを設定して下さい。

モデル図

中央にロータであるロータコアと磁石があり、周囲にステータコアとコイルを配置した構成となっています。

4極24スロットのモータの着磁解析です。

I1,I2,I3,I4のコイルに着磁電流を設定しています。

2次元モデルでの解析です。

対称性を利用し、1/4の周期対称モデルとしています。

回転周期境界(Symmetric)を設定しています。

ボディ属性および材料の設定

※材料データベースを利用

ボディ属性は以下のように設定しています。

I1,I2,I3,I4のコイルに着磁電流を設定しています。

変数「current」を利用し、変更しやすいようにしています。

コア部分は積層鋼板を模擬するため、均質化法を利用する設定（積層タブ）としています。

材料定数は以下のように設定しています。

着磁特性を定義しています。着磁特性パラメータの詳細は「透磁率」タブを参照してください。

境界条件

半周期の周期対称境界を設定しています。

解析結果

本例題は下記の2段階の解析からなります。

1. 着磁解析
   未着磁の磁石に着磁電流による着磁磁界を与えることで着磁

2. 着磁結果引用解析
   1.の着磁結果を磁石に設定し、モータのトルクを解析

はじめに1.の解析結果を示します。（添付プロジェクトの解析モデル「着磁解析」の結果）

着磁電流（変数”current”）を100～1300[A]まで振った時の着磁率分布を示します。

1300[A]でほぼ完全に着磁できていることが分かります。

100[A]	500[A]	900[A]	1300[A]

同じく、磁化分布を示します。

100[A]	500[A]	900[A]	1300[A]

次に2.の解析結果を示します。（添付プロジェクトの解析モデル「トルク解析(着磁結果引用)」の結果）

この解析モデルは、1.の着磁結果を磁石に設定しています。

（「透磁率」タブで材料タイプを[着磁結果引用]に設定）

着磁電流が900[A]の時のモータのトルク波形を示します。

同じく、着磁電流が900[A]の時のモータの磁束密度分布を示します。