JP2013021766A

JP2013021766A - モータ特性解析方法

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Publication number: JP2013021766A
Application number: JP2011151171A
Authority: JP
Inventors: Misao Namikawa; 操浪川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: JP5673401B2

Abstract

【課題】電磁鋼板の磁気異方性を考慮しながらも、等方性磁性体に関する磁界解析だけで計算を行うことが出来るモータ特性解析方法を提供する。
【解決手段】モータ鉄心に用いる磁性鋼板が等方性磁性体であると仮定して、モータ鉄心の磁界解析を行う第１工程（Ｓ２）と、モータ鉄心の各部位における磁束密度の２次元リサージュ軌跡を求める第２工程（Ｓ３）と、２次元リサージュ軌跡の形態により、モータ鉄心の各部位を交番磁束領域と回転磁束領域とに区分けする第３工程（Ｓ４）と、交番磁束領域と判断した部位を、モータ鉄心における相対的位置によって、Ｌ特性の領域とＣ特性の領域とに区分けする第４工程（Ｓ６）と、第３工程および第４工程によってなされた区分に基づいてモータ鉄心の各部位に、磁気特性を設定する第５工程（Ｓ５、Ｓ９、Ｓ１０）と、第５工程で設定した磁気特性を有する等方性磁性体として、モータ鉄心の再度の磁界解析を行う第６工程（Ｓ１１）とを含むことを特徴とするモータ特性解析方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、分割鉄心型モータのモータ特性解析方法に関するものである。

有限要素法や境界要素法を用いた磁界解析手法は、１９８０年代以降に開発が進み、技術者がモータ設計作業を行う際に磁界解析ソフトを活用する機会が増えている。従来は、磁界解析ソフトの計算精度が十分でなかったり、計算処理に膨大な時間を要するといった問題点もあったりしたが、磁界解析手法の改善およびコンピュータの計算処理能力が大幅に向上された結果、現在では技術者が磁界解析ソフトによりモータ設計を行なうことが主流となっている。

磁界解析ソフトを用いてモータ設計を行う場合、モータの磁気回路を構成する磁石や電磁鋼板の磁気特性を数値データとして与えて磁界解析を行い、その磁界解析の結果を用いてモータトルクやモータ効率などのモータ性能を計算するのが一般的である。このため、モータ性能を精度良く計算するためには、磁石や電磁鋼板などの磁気回路を構成する部材の正確な磁気特性データを与えることが重要である。

電磁鋼板には方向性電磁鋼板と無方向性電磁鋼板とがある。方向性電磁鋼板は良く知られているように鋼板面内の磁気異方性が極めて大きい。一方、無方向性電磁鋼板は方向性電磁鋼板と比較すれば磁気異方性が小さいものの、実際には鋼板圧延方向と圧延直角方向とで磁気特性が異なっている。したがって、無方向性電磁鋼板といえども、精度良くモータ性能を計算するためには、電磁鋼板の磁気異方性を考慮したモデルを用いた計算を実行することが好ましい。

ところで、従来のモータ鉄心は電磁鋼板を円形状のステータを一体として打ち抜き、これを積層して構成するのが一般的であった。このため、モータ鉄心用の電磁鋼板の磁気異方性は小さい方が好ましいとされていた。しかし、電磁鋼板をＴ字型形状に打ち抜き積層したＴ字型ピースを組み合わせてステータ鉄心とする分割鉄心型モータが増えたことにより、従来は好ましくないとされていた電磁鋼板の磁気異方性をむしろ積極的に活用する試みが検討されている。分割鉄心型モータの場合、ティース脚を電磁鋼板の圧延方向に揃えて打ち抜くことが可能であり、磁気異方性を積極的に活用することができるからである。また、分割鉄心型モータでは磁気異方性の大きい電磁鋼板を使用した方が磁気異方性の小さいものを使用した場合よりも特性の優れたモータが得られたとの報告もある。つまり、分割鉄心型モータの普及により、電磁鋼板の磁気異方性を考慮したモータ特性解析方法が、ますます重要となっている。

電気学会マグネティクス研究会資料MAG-00-255 電気学会マグネティクス研究会資料MAG-01-59

しかし、従来の磁界解析ソフトを用いてモータの設計を行う場合、電磁鋼板の磁気異方性を正確に取り扱った計算モデルが用意されていないため、磁気異方性を有する電磁鋼板を使用した分割鉄心型モータの性能を正確には算出できないという問題があった。

また、一般的な多くの磁界解析ソフトでは、電磁鋼板を等方性磁性体としてモデル化しているので、そもそも電磁鋼板の磁気異方性を取り扱うことができないということも多い。

さらに、鋼板面内の磁気異方性を取り扱い可能な磁界解析ソフトにおいても、原理的に現実を正確に反映し得ないモデルを用いており、計算結果として磁化が電磁鋼板の飽和磁化を上回ってしまう場合があるなどの問題が指摘されている（非特許文献１参照）。このような問題を解決する方法も考案されているが（非特許文献２参照）、その方法は特殊な測定装置を用いて電磁鋼板の磁気特性を測定する必要がある上、プログラミングや数値計算に関する高度の技能が必要とされるため、一般のモータ設計者が容易に使いこなせる方法とは言えない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、磁気異方性を有する電磁鋼板を使用する分割鉄心型モータの設計を行う場合に、電磁鋼板の磁気異方性を考慮しながらも、等方性磁性体に関する磁界解析だけでモータ特性の計算を行うことが出来るモータ特性解析方法を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るモータ特性解析方法は、モータ鉄心に用いる磁性鋼板が等方性磁性体であると仮定して、当該モータ鉄心の磁界解析を行う第１工程と、前記第１工程の磁界解析の結果を用いてモータ鉄心の各部位における磁束密度の２次元リサージュ軌跡を求める第２工程と、前記第２工程で求めた２次元リサージュ軌跡の形態により、モータ鉄心の各部位を交番磁束領域と回転磁束領域とに区分けする第３工程と、前記第３工程で交番磁束領域と判断した前記モータ鉄心の部位を、前記モータ鉄心における相対的位置によって、少なくともＬ特性の領域とＣ特性の領域とに区分けする第４工程と、前記第３工程および前記第４工程によってなされた区分に基づいて前記モータ鉄心の各部位に磁気特性を設定する第５工程と、前記第５工程で設定した磁気特性を有する等方性磁性体として、前記モータ鉄心の再度の磁界解析を行う第６工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係るモータ特性解析方法によれば、磁気異方性を有する電磁鋼板を使用する分割鉄心型モータの設計を行う場合に、電磁鋼板の磁気異方性を考慮しながらも、等方性磁性体に関する磁界解析だけでモータ特性の計算を行うことができる。

図１は、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を適用する分割鉄心型モータのステータの構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を適用する分割鉄心型モータのステータの構成を示す断面図である。図３は、ティース部の脚方向が圧延方向に整列した打抜き方を示す図である。図４は、ティース部の脚方向が圧延直角方向に整列した打抜き方を示す図である。図５は、無方向性電磁鋼板におけるＬ方向、Ｃ方向、および、Ｄ方向の磁気特性の違いを示すグラフである。図６は、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を示すフローチャートである。図７は、ステータの各部における磁束密度の２次元リサージュ軌跡を表示した図である。図８は、交番磁束領域と回転磁束領域とに分解されたステータの各領域を示した図である。図９は、Ｌ特性、Ｃ特性およびＬ＋Ｃ特性の等方性磁性体に分解されたステータの各領域を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を適用する分割鉄心型モータのステータの構成を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を適用する分割鉄心型モータのステータの構成を示す断面図である。

図１に示されるように、分割鉄心型モータのステータ１は、電磁鋼板をＴ字形状に打ち抜いたＴ字形コア片３を組み合わせて作成したリング状のステータ層２を積層して構成される。図１に示される分割鉄心型モータのステータ１の例では、１２個のＴ字型コア片３を一組にして、リング状のステータ層２を形成している。一つのＴ字形コア片３は、主にティース部３ａとヨーク部３ｂとからなり、ティース部３ａはＴ字形の縦棒（または脚部）に相当する部分であり、ヨーク部３ｂはＴ字形の横棒に相当する部分である。

図２に示されるように、分割鉄心型モータのステータ１は、ロータ４と軸５と組み合わせて使用される。ロータ４は軸５を中心に回転自在に保持されており、ロータ４の内部には磁石６が設けられている。ステータ１のティース部３ａは、ティース部３ａに巻かれたコイルにより発生した磁束をロータ４の方向に導くことによって、ロータ４の磁石６と反発力および吸引力を発生させてロータ４を回転させる。

なお、図１および図２に図示した分割鉄心型モータのステータ１の例は、本発明の実施形態を説明するために例示したものであり、上記例以外にも様々な形状の分割鉄心型モータのステータ１が存在する。例えば、ティース部３ａやヨーク部３ｂの形状、分割鉄心型モータのステータ１の一つ当たりのティース部３ａの数などは、用途に応じて設計変更される。コイルの巻き方も、図１および図２では、集中巻き方式のステータを用いて説明を行ったが、本発明の実施には、分布巻き方式のステータを用いてもよい。また、図１および図２に図示したロータ４の例は、埋め込み磁石型（ＩＰＭ）のロータを図示しているが、表面磁石型のロータであっても本発明を適切に実施することができる。

次に、分割鉄心型モータのステータ１の磁気特性について説明する。

上記説明した分割鉄心型モータのステータ１のＴ字形コア片３は、電磁鋼板をＴ字形形状に打ち抜いて作成される。その際、例えば図３または図４のように、Ｔ字形コア片３は、電磁鋼板７において整列された状態で打ち抜かれる。図３の例では、Ｔ字形コア片３のティース部３ａの脚方向は、常に圧延方向に整列し、Ｔ字形コア片３のヨーク部３ｂの脚方向は、常に圧延直角方向に整列する。逆に図４の例では、Ｔ字形コア片３のティース部３ａの脚方向は、常に圧延直角方向に整列し、Ｔ字形コア片３のヨーク部３ｂの脚方向は、常に圧延方向に整列する。

一般に磁気異方性を有する電磁鋼板の磁気特性は、圧延方向、圧延直角方向、および、圧延４５度方向はそれぞれ磁気特性が異なっている。図５は、無方向性電磁鋼板（３５Ａ２３０）における、圧延方向、圧延直角方向、および、圧延４５度方向の磁気特性の違いをグラフ化したものである。なお、これら磁気特性は、ＪＩＳ−Ｃ２５５０で規定される方法で測定されたデータである。

以下の説明では、電磁鋼板の圧延方向をＬ方向と略記し、このＬ方向の磁気特性をＬ特性と呼ぶ。同様に、圧延直角方向をＣ方向と略記し、このＣ方向の磁気特性をＣ特性と呼び、圧延４５度方向をＤ方向と略記し、このＤ方向の磁気特性をＤ特性と呼ぶ。さらに、Ｌ方向とＣ方向との平均磁気特性をＬ＋Ｃ特性と略記し、圧延４５度方向まで考慮した方向平均磁気特性を（Ｌ＋２Ｄ＋Ｃ）／４特性と略記する。

図５に示されるグラフから解るように、無方向性電磁鋼板といえども、Ｌ方向、Ｃ方向、および、Ｄ方向によって、磁気特性に違いがある。そこで、本発明では、以下に説明する方法により、等方性磁性体の磁界解析しか実行できない磁界解析ソフトを用いても、適切なモータ特性解析をし得るように工夫をする。

〔モータ特性解析方法〕
図６は、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法は、一般的なＰＣ等の計算機上に実装した磁界解析ソフトなどを用いてモータ設計者が実行することができる。

本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法は、モータ設計者がステータ１に用いた電磁鋼板７のＬ特性、Ｃ特性、およびＬ＋Ｃ特性の磁気特性データを事前に取得しておく（ステップＳ１）。なお、ここでは電磁鋼板７の方向平均磁気特性として、データの入手が容易であるＬ＋Ｃ特性を用いて説明するが、（Ｌ＋２Ｄ＋Ｃ）／４特性を用いれば、磁束方向が回転する際のＤ方向の磁気特性まで考慮することができ、より高精度な計算結果を期待することができる。

次に、ステータ１に用いた電磁鋼板７が等方性磁性体であると仮定して、モータ設計者が計算機を用いてステータ１の磁界解析を行う（ステップＳ２）。このとき、ステータ１に用いた電磁鋼板７は、任意の磁化方向の磁気特性がＬ＋Ｃ特性である等方性磁性体であると仮定して、仮の磁界解析を行う。

そして、上記磁界解析の結果に基づいて、ステータ１の各部における磁束密度の２次元リサージュ軌跡をモータ設計者が計算機を用いて計算する（ステップＳ３）。ここで、磁束密度の２次元リサージュ軌跡とは、磁束密度の方向および大きさの時間変化を２次元座標面上の軌跡として描画したものである。

ここで、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を示すフローチャートの説明を中断して、図７を参照しながら、磁束密度の２次元リサージュ軌跡について詳述する。図７は、ステータ１の各部における磁束密度の２次元リサージュ軌跡を表示したものである。図７では、特に、ステータ１のヨーク部３ｂの中央付近（グラフＡ）、ティース部３ａの付け根付近（グラフＢ）、ティース部３ａの中央付近（グラフＣ）、および、ティース部３ａの先端付近（グラフＤ）での磁束密度の２次元リサージュ軌跡を図示している。

図７における各グラフを参照するとわかるように、上記ステップＳ２で行った磁界解析によれば、ステータ１の各部は、ヨーク部３ｂの中央付近およびティース部３ａの中央付近のように、磁束の状態変化がほぼ交番磁束である領域と、ティース部３ａの付け根付近およびティース部３ａの先端付近のように、磁束状態の変化が回転磁束である領域と、が存在する（図８参照）。本発明の実施形態にかかるモータ特性解析方法では、この２種類の領域に対して異なる処理を行うので、以下の説明では、磁束状態の変化がほぼ交番磁束である領域を交番磁束領域と名付け、磁束状態の変化が回転磁束である領域を回転磁束領域と名付けるものとする。

ここで、図６の本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を示すフローチャートの説明に戻り、上記説明した磁界解析の結果に基づいたステップＳ３以降の処理について説明する。

上記説明したように、ステータ１の各部は、交番磁束領域と回転磁束領域とに区分けすることができる（ステップＳ４）。多くの場合、リサージュ軌跡の形状を観察すれば、ステータ１の部位が交番磁束領域であるか回転磁束領域であるかが明瞭である。したがって、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法を利用するモータ設計者は、ステップＳ３で計算したリサージュ軌跡をグラフ化して交番磁束領域と回転磁束領域とに区分けすることができる。

一方、ステップＳ４を計算機上で自動化するため、適切な閾値を設定し、２次元座標の原点からリサージュ軌跡に至る距離の最大値と最小値との比が、この閾値を超えた場合に交番磁束領域とし、この閾値未満の場合は回転磁束領域とするように、計算機に自動判定させることもできる。例えば、この閾値として１／１０を設定すれば、２次元座標の原点からリサージュ軌跡に至る距離の最大値と最小値との比が１／１０以上ある場合は回転磁束領域とし、１／１０未満の場合は交番磁束領域である。

次に、ステップＳ４で、モータ設計者は回転磁束領域であると判断されたステータ１の領域について（ステップＳ４：回転）、モータ設計者がその領域の磁気特性データとしてＬ＋Ｃ特性を代入する（ステップＳ５）。なお、先に説明したように、本発明のモータ特性解析方法では、ステータ１がＬ＋Ｃ特性であると仮定して磁界解析をしているので（ステップＳ２参照）、ここでは、Ｌ＋Ｃ特性を代入するのではなく、データの更新をしないという方法も取り得る。また、Ｌ＋Ｃ特性の代わりに（Ｌ＋２Ｄ＋Ｃ）／４特性を用いた実施形態においては、本ステップＳ５においても、磁気特性データとして（Ｌ＋２Ｄ＋Ｃ）／４特性を用いる。

ステップＳ４で、交番磁束領域であると判断されたステータ１の領域について（ステップＳ４：交番）、モータ設計者は、その領域がティース部３ａであるかヨーク部３ｂであるかを判断する（ステップＳ６）。ヨーク部３ｂであると判断した場合（ステップＳ６：ヨーク）、Ｔ字形コア片３を電磁鋼板７から打ち抜いた際にティース部３ａの脚方向が電磁鋼板のＬ方向であったかＣ方向であったかを判断する（ステップＳ７）。

ステータ１のティース部３ａの脚方向が電磁鋼板７のＬ方向である場合（ステップＳ７：Ｌ方向）、ヨーク部３ｂは電磁鋼板７のＣ方向であることになるので、モータ設計者は、ヨーク部３ｂの磁気特性データとしてＣ特性を代入する（ステップＳ９）。一方、ティース部３ａの脚方向が電磁鋼板７のＣ方向である場合（ステップＳ７：Ｃ方向）、ヨーク部３ｂが電磁鋼板７のＬ方向であることになるので、モータ設計者は、ヨーク部３ｂの磁気特性データとしてＬ特性を代入する（ステップＳ１０）。

一方、ステップＳ６にて、交番磁束領域がティース部３ａであると判断した場合でも（ステップＳ６：ティース）、同様にＴ字形コア片３を電磁鋼板７から打ち抜いた際にティース部３ａの脚方向が電磁鋼板７のＬ方向であったかＣ方向であったかを判定する（ステップＳ８）。そして、ティース部３ａの脚方向が電磁鋼板７のＬ方向である場合、モータ設計者は、ティース部３ａの磁気特性データとしてＬ特性を代入する（ステップＳ１０）。一方、ティース部３ａの脚方向が電磁鋼板７のＣ方向である場合、モータ設計者は、ティース部３ａの磁気特性データとしてＣ特性を代入する（ステップＳ９）。

上記説明したステップＳ３からステップＳ１０の処理をステータ１の各部について行うことにより、ステータ１の各部が、任意の磁化方向の磁気特性がＬ＋Ｃ特性である等方性磁性体と、任意の磁化方向の磁気特性がＬ特性である等方性磁性体と、任意の磁化方向の磁気特性がＣ特性である等方性磁性体とに区分けされる。図９は、上記説明したステップＳ３からステップＳ１０の処理により、Ｌ特性、Ｃ特性およびＬ＋Ｃ特性の等方性磁性体に分解されたステータ１の各領域を図示したものである。

上述のように、ステータ１の各領域に異なる磁気特性データを設定した後、モータ設計者は、当該磁気特性データを用いて最終的な磁界解析を行う（ステップＳ１１）。そして、モータ設計者は、この最終的な磁界解析の結果を用いて、トルクなどのモータ性能を計算する（ステップＳ１２）。

このようにして得られたモータの性能は、使用する電磁鋼板の磁気異方性を考慮した解析となっているため、電磁鋼板の磁気異方性を考慮しない場合に比べてより精度の高い解析となっている。さらに、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法は、電磁鋼板の磁気異方性を考慮した磁界解析であるにも関わらず、等方性磁性体に関する磁界解析だけで計算を行うことが出来るので、特殊な磁界解析ソフトを用いることなく一般のモータ技術者にも実施することが出来る。

なお、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法の精度を向上させるために、上記説明したステップＳ３からステップＳ１０の処理を適宜変更することができる。例えば、上記ステップＳ６では、交番磁束領域であると判断されたステータ１の領域について、ティース部３ａであるかヨーク部３ｂであるかを判断したが、より細分化した判断をすることも可能である。

例えば、交番磁束領域と判定されたステータ１の領域について、交番磁束の変化方向の角度と電磁鋼板の圧延方向との相対的角度に基づいて、代入すべき磁気特性データとしてＬ特性またはＣ特性を選定する方法が考えられる。このようにＬ特性またはＣ特性を選定する方法では、ステータ１のティース部３ａとヨーク部３ｂの境界領域において、より精度の高い区分けが行える。また、当該相対的角度について閾値を設定することにより、計算機上の自動判別として実装することにも適している。

さらに、交番磁束の変化方向が圧延方向（Ｌ方向）とも圧延直角方向（Ｃ方向）とも大きく異なる場合には、Ｄ特性（圧延４５度方向の磁気特性）を有する等方性磁性体として磁気特性を設定することが考えられる。交番磁束領域を２種類ではなく３種類に区分けすることにより、Ｌ特性およびＣ特性のみならずＤ特性を考慮することができ、電磁鋼板の磁気異方性をより高精度に計算結果に反映できる。

〔効果の検証〕
最後に、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法による精度の向上について説明する。

本実施例に用いた電磁鋼板は板厚０．３５ｍｍの３５Ａ２３０であり、その磁気特性は図５のグラフに示したものである。そして、Ｔ字形コア片３をこの電磁鋼板から図３のように打ち抜いて作成した。すなわち、Ｔ字形コア片３のティース部３ａの脚方向が電磁鋼板７の圧延方向と一致するように打ち抜いている。

このように作成したＴ字形コア片３を組み合わせて積層し、ステータ外径１６０ｍｍ、ロータ径９０ｍｍ、鉄心積み厚２５ｍｍ、８極１２スロットの埋め込み永久磁石式ＤＣブラシレスモータのステータ１を作成した。ロータ４は、電磁鋼板３５Ａ２３０を一体打ち抜きして積層し、埋め込み穴にフェライト磁石を挿入して作成した。なお、ステータとロータのギャップは０．５ｍｍとしている。また、巻き数９５ターン／コイル、定格電流１５Ａrmsである。

モータテストベンチを用いて上記モータのトルクを測定したところ、条件：１５００ｒｐｍ、電流１０Ａrmsにおいて、２．０１５Ｎ・ｍのトルクが得られた。

一方で、従来のモータ特性解析方法により上記トルクを計算した場合、条件：１５００ｒｐｍ、電流１０Ａrmsにおいて、１．９４Ｎ・ｍのトルクであった。ここで、従来のモータ特性解析方法とは、上記電磁鋼板３５Ａ２３０を、Ｌ＋Ｃ特性を有する等方性磁性体と仮定して磁界計算を行なったものである。

これを、本発明の実施形態にかかるモータ特性解析方法を用いてトルクを計算したところ、条件：１５００ｒｐｍ、電流１０Ａrmsにおいて、２．０１３Ｎ・ｍのトルクとなり、実測値である２．０１５Ｎ・ｍに非常に近い値が得られた。したがって、本発明の実施形態にかかるモータ特性解析方法によれば、より精度の高いモータ特性を得られることが確認された。

以上、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法は、ステータ１に用いる磁性鋼板が等方性磁性体であると仮定して、ステータ１の磁界解析を行う第１工程（ステップＳ２）と、第１工程（ステップＳ２）の磁界解析の結果を用いてステータ１の各部位における磁束密度の２次元リサージュ軌跡を求める第２工程（ステップＳ３）と、第２工程（ステップＳ３）で求めた２次元リサージュ軌跡の形態により、ステータ１の各部位を交番磁束領域と回転磁束領域とに区分けする第３工程（ステップＳ４）と、第３工程（ステップＳ４）で交番磁束領域と判断したステータ１の部位を、ステータ１における相対的位置によって、少なくともＬ特性の領域とＣ特性の領域とに区分けする第４工程（ステップＳ６）と、第３工程（ステップＳ４）および第４工程（ステップＳ６）によってなされた区分けに基づいて、ステータ１の各部位に磁気特性を設定する第５工程（ステップＳ５、Ｓ９、Ｓ１０）と、第５工程（ステップＳ５、Ｓ９、Ｓ１０）で設定した磁気特性を有する等方性磁性体として、ステータ１の再度の磁界解析を行う第６工程（ステップＳ１１）とを含むので、電磁鋼板の磁気異方性を考慮しながらも、等方性磁性体に関する磁界解析だけでモータ性能を計算することが出来る。

さらに、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法は、磁束密度の２次元リサージュ軌跡において、２次元座標の原点からリサージュ軌跡に至る距離の最大値と最小値との比が、１／１０以上の場合は回転磁束領域と判定し、１／１０未満の場合は交番磁束領域と判定することにより、モータ設計者の恣意性を排除し、計算機上で自動化する実装にも好適である。

また、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法は、Ｌ特性の領域とＣ特性の領域とさらにＤ特性の領域とに区分けすることにより、電磁鋼板の磁気異方性をより高精度に計算結果に反映できる。

また、本発明の実施形態に係るモータ特性解析方法は、回転磁束領域と判定された部位に対してはＬ＋Ｃ特性を有する等方性磁性体として磁気特性データを設定することも、（Ｌ＋２Ｄ＋Ｃ）／４特性を有する等方性磁性体として磁気特性データを設定することもできる。方向平均磁気特性として、（Ｌ＋２Ｄ＋Ｃ）／４特性を用いれば、磁束方向が回転する際のＤ方向の磁気特性まで考慮することができ、より高精度な計算結果を期待することができる。

１ステータ
２ステータ層
３Ｔ字形コア片
３ａティース部
３ｂヨーク部
４ロータ
５軸
６磁石
７電磁鋼板

Claims

モータ鉄心に用いる磁性鋼板が等方性磁性体であると仮定して、当該モータ鉄心の磁界解析を行う第１工程と、
前記第１工程の磁界解析の結果を用いてモータ鉄心の各部位における磁束密度の２次元リサージュ軌跡を求める第２工程と、
前記第２工程で求めた２次元リサージュ軌跡の形態により、モータ鉄心の各部位を交番磁束領域と回転磁束領域とに区分けする第３工程と、
前記第３工程で交番磁束領域と判断した前記モータ鉄心の部位を、前記モータ鉄心における相対的位置によって、少なくともＬ特性の領域とＣ特性の領域とに区分けする第４工程と、
前記第３工程および前記第４工程によってなされた区分けに基づいて、前記モータ鉄心の各部位に磁気特性を設定する第５工程と、
前記第５工程で設定した磁気特性を有する等方性磁性体として、前記モータ鉄心の再度の磁界解析を行う第６工程と、
を含むことを特徴とするモータ特性解析方法。
前記第３工程は、前記磁束密度の２次元リサージュ軌跡において、２次元座標の原点からリサージュ軌跡に至る距離の最大値と最小値との比が、１／１０以上の場合は回転磁束領域と判定し、１／１０未満の場合は交番磁束領域と判定することを特徴とする請求項１に記載のモータ特性解析方法。
前記第４工程は、Ｌ特性の領域とＣ特性の領域とさらにＤ特性の領域とに区分けすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ特性解析方法。
前記第５工程は、回転磁束領域と判定された部位に対してはＬ＋Ｃ特性を有する等方性磁性体として磁気特性データを設定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のモータ特性解析方法。
前記第５工程は、回転磁束領域と判定された部位に対しては（Ｌ＋２Ｄ＋Ｃ）/４特性を有する等方性磁性体として磁気特性データを設定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のモータ特性解析方法。