電磁界解析による回転機の設計・性能評価技術

カテゴリ: 技術報告

論文No: 1168

グループ名: 【D】産業応用部門

発行日: 2009/08/20

タイトル(英語): Electromagnetic Field Analysis for Rotating Machine Design and Performance Evaluation

著者名: 電磁界解析による回転機の設計・性能評価技術調査専門委員会

著者名(英語): Investigating R&D Committee on Electromagnetic Field Analysis for Rotating Machine Design and Performance Evaluation

キーワード: 回転機，電磁界解析，損失，有限要素法，シミュレーション／Rotating machine, Electromagnetic field analysis, Loss, FEM, Simulation technique

要約(日本語): 回転機に対する高性能化要求と製品開発プロセスの効率化追求を背景に，電磁界解析はより重要な技術となりその効果に大きな期待が寄せられるようになってきている。実際，家電製品の省エネ化やハイブリッドカーの開発などにおいて，電磁界解析技術は回転機の高効率化に大きく寄与している。また，省エネに限らず，静音化や高精度位置決めなど，従来に比べ飛躍的に高い性能や付加価値を求められることが増えてきており，そこでも電磁界解析技術は成果を出しつつある。これらの有用な解析技術が多くの設計の現場に十分活用されることが，解析技術の高度化とともに，今後の大きな課題のひとつである。このような背景から本技術報告書では，電磁界解析の実際の利用状況を把握するために回転機メーカに対するアンケート調査結果を示し，具体的な利用事例についても紹介している。また，インバータ駆動や，モーターの高出力密度化などで課題になっている高磁束密度，高調波による損失評価についても，ベンチマークモデルによる測定との比較を通して検討している。ここでは設計での利用と言う観点から，現在利用可能な解析技術と材料データを使った場合に生じてしまう問題点を明らかにすることを試みている。解析技術の動向として，インバータや制御を考慮した損失解析方法，材料モデリング，振動や熱問題に応えるための構造・熱との連成解析技術，解析の高速化技術，結果処理法などの最新技術の紹介を行っている。

要約(英語): The electromagnetic analysis technique is becoming an indispensable for today’s rotating machine design which needs to realize high performance and efficiency of machine and development process. Highly efficient permanent magnet machines developed for electric hybrid vehicles and home appliances in this decade are typical examples where the analysis techniques made significant contributions. A remaining issue being requested from the industry is to deliver the technique to designers rather than dedicated CAE engineers as a design tool. This report describes the current status of computational simulation analysis technology of rotating machine from design work point of view. Machine designer’s expectations and issues are shown through questionnaire survey and several actual use cases. Iron loss and cogging torque simulation techniques are also evaluated by comparing with measurements of IPM and SPM motors. The evaluation is focused on ability for high saturation and high harmonics conditions. Topics of advanced simulation techniques, which are loss evaluation for PWM drives, material modeling, coupled analysis with structural/thermal, high performance calculation and post processing, are included.

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