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例題１４ 誘導電動機(IM)の回転速度指定解析
例題１４ 誘導電動機(IM)の回転速度指定解析
本例題について
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かご形三相誘導電動機(Induction Motor、IM)の始動特性の解析例を示します。
周囲のステータ側コイルの磁界により、中央のロータ側導体に渦電流が流れ、
渦電流が作る磁界とステータ側磁界の作用でトルクを生み回転する非同期モータです。
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回転速度を定速にした解析です。
指定回転速度を変更することで、IMが回転速度によりトルクがどう変わるか解析できます。
例題4に同じ形状で、回転速度を指定せず始動特性を解析する事例があります。
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トルク、磁束密度などを解析結果として見ることができます。
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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。
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プロジェクトファイルを取得（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析条件
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
2次元 |
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奥行き方向の厚み |
42[mm] |
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単位 |
mm |
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磁場解析[Luvens] |
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解析の種類 |
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解析オプション |
外部回路連成をチェック 回転機をチェック
[部分モデル(対称モデル)の設定] 部分モデルをチェック 分割数：2 [外部回路入出力値換算] 換算するをチェック 直列数：1 並列数：2 結果をフルモデルに換算して出力をチェック |
回転機タブの設定を以下のように行っています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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回転機 |
回転移動 |
速度一定にチェック 回転数：1267[r/min] ロータの初期回転位置：0[deg] |
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スライドメッシュの分割数 |
周方向メッシュ分割角度：0.5[deg] スライドメッシュ層数：3 |
外部回路図は以下の通りです。
50[Hz]の三相交流電圧を印加しています。
メッシュタブを以下のように設定しています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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メッシュ |
メッシュ設定 |
標準メッシュサイズを自動的に決定する：OFF 標準メッシュサイズ：2[mm] |
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空気領域自動作成 |
空気領域を自動作成するにチェック 空気領域のスケール：1.2 |
過渡解析タブを以下のように設定しています。
1秒間を800ステップに分割して解析します。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
|||||
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過渡解析 |
時間ステップ |
自動 |
|||||
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表 |
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モデル図
中央にロータであるかご（導体とロータコアで構成）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。
2次元モデルでの解析です。対称性を利用し、1/2の周期対称モデルとしています。
空気領域は自動作成に設定しています。
ギャップ部には小さいメッシュサイズ(0.3mm)を設定しています。
ボディ属性および材料の設定
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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25/Sheet |
Cage |
Al |
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26/Sheet |
Cage |
Al |
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27/Sheet |
Cage |
Al |
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28/Sheet |
Cage |
Al |
|
29/Sheet |
Cage |
Al |
|
30/Sheet |
Cage |
Al |
|
31/Sheet |
Cage |
Al |
|
32/Sheet |
Cage |
Al |
|
33/Sheet |
Cage |
Al |
|
34/Sheet |
Cage |
Al |
|
35/Sheet |
Cage |
Al |
|
36/Sheet |
Cage |
Al |
|
37/Sheet |
Cage |
Al |
|
38/Sheet |
Cage |
Al |
|
39/Sheet |
Cage |
Al |
|
40/Sheet |
Cage |
Al |
|
41/Sheet |
Cage |
Al |
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24/Sheet |
Rotor |
50A1300 |
|
65/Sheet |
Stator |
50A1300 |
|
67/Sheet |
U1+ |
Cu |
|
68/Sheet |
U1+ |
Cu |
|
69/Sheet |
W1- |
Cu |
|
70/Sheet |
W1- |
Cu |
|
71/Sheet |
V1+ |
Cu |
|
72/Sheet |
V1+ |
Cu |
|
73/Sheet |
U1- |
Cu |
|
74/Sheet |
U1- |
Cu |
|
75/Sheet |
W1+ |
Cu |
|
76/Sheet |
W1+ |
Cu |
|
77/Sheet |
V1- |
Cu |
|
78/Sheet |
V1- |
Cu |
ボディ属性は以下のように設定しています。
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ボディ属性名 |
タブ |
設定 |
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Cage |
ステータ/ロータ/空気 |
ロータ |
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Rotor |
ステータ/ロータ/空気 |
ロータ |
|
Stator |
ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
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U1- |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：U1 巻数：66[Turn] 方向：手前向き |
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ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
|
|
U1+ |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：U1 巻数：66[Turn] 方向：奥向き |
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ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
|
|
V1- |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：V1 巻数：66[Turn] 方向：手前向き |
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ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
|
|
V1+ |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：V1 巻数：66[Turn] 方向：奥向き |
|
ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
|
|
W1- |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：W1 巻数：66[Turn] 方向：手前向き |
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ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
|
|
W1+ |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：W1 巻数：66[Turn] 方向：奥向き |
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ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
材料定数は以下のように設定しています。
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材料名 |
タブ |
定数 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Al |
導電率 |
導体の種類：導体 導電率：1.02×107[S/m] |
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|
Cu |
導電率 |
導体の種類：導体 導電率：5.977×107[S/m] |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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50A1300 |
透磁率 |
磁化特性タイプ：B-Hカーブをチェック
B-Hカーブテーブル
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境界条件
周期対称境界を設定しています。
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境界条件名/トポロジ |
タブ |
境界条件の種類 |
条件 |
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Symmetric |
対称/不連続 |
周期的 |
回転周期(周期) |
解析結果
回転角度が0[deg]の時の磁束密度分布と磁束線を示します。
トルク波形を示します。結果テーブルの「トルク[N・m]」に出力されます。
