Analysis of Motor Loss in Permanent Magnet Brushless Motors.pdfVIP

－ 17 － 1. 緒言 近年，地球温暖化や大気汚染などの環境問題，エネル ギー問題などへの関心が世界的に高まりつつある。その中 でも地球温暖化防止のためには，CO2の排出削減とエネル ギーの効率利用が必須である。このような背景から，自動 車業界では電気自動車や燃料電池車，ハイブリッド自動車 の開発?実用化が進展している。これらに使われるモータ には小型高性能化が求められるため，永久磁石（PM）ブラ シレスモータが多く採用されている 1)。 しかし，誘導モータの場合と異なり，PMモータでは磁 石による交番磁界のため，モータの回転中は常に鉄損が生 じる。特に発進?加速時のトルクアシストを基本仕様とし， 高速回転時にはアシスト機能がないハイブリッド自動車用 PMモータの場合，高速回転時の無負荷鉄損が大きいとハ イブリッド化による効率向上効果が損なわれる。したがっ て，モータ形状の最適化や鉄心素材（電磁鋼板）の改善によ る鉄損低減が求められている。 また，PMブラシレスモータは高効率や優れた動的特性 のために広い分野で用いられているが，その中で集中巻き タイプについては，pをロータの磁極数，Nsをステータの スロット数とする時，Ns  1.5  pの関係にある 1磁極あ たりのスロット数が 1.5である型（以下，従来型と記す。）が 最も普及している。しかし，最近，Ns  p  1，p  2（Ns は 3の倍数）で表される磁極数とスロット数の関係が従来型 と異なるモータ（以下，モジュラー型と記す。）が，実用に供 されつつある 2,3）。このモジュラー型モータは，従来型モー タよりも下記の点で優れている。 第一に，モジュラー型モータでは隣り合って連続する数 ティースが同一相であるため，巻線状態での異相の重なり をなくすことができる。これはモータ製造の観点から有利 であり 4,5），巻線占積率が向上するためにモータ効率を高く することができる。また，電流相間の干渉によるモータ故 障の可能性を低減することができる。 第二に，上述した磁極数とスロット数の関係から分かる ように，モジュラー型モータでは与えられた極数に対して スロット数を少なくすることができる。 永久磁石ブラシレスモータの損失評価 Analysis of Motor Loss in Permanent Magnet Brushless Motors 戸田　広朗　TODA Hiroaki JFEスチール　スチール研究所　電磁鋼板研究部　主任研究員（課長） WANG Jiabin Senior Lecturer, Ph. D, Dept. of Electronic and Electrical Engineering, Univ. of Sheffield, UK HOWE David Professor, Ph. D, Dept. of Electronic and Electrical Engineering, Univ. of Sheffield, UK 要旨 巻線配置に特徴がある 22極 24スロットのモジュラー型，および従来型の集中巻きである 24極 36スロットの永久磁石ブ ラシレスモータの損失解析を，有限要素法を用いて行った。無負荷時 6 000回転での損失はステータ鉄心による鉄損が主で あり，銅損を除く負荷時の損失はロータ磁石部での渦電流損の寄与が大きい。無負荷鉄損は極数が少ないためにモジュラー 型モータの方が小さい。一方，負荷時の磁石部?渦電流損はモジュラー型の方が大きいが，これはステータ起磁力に低次成 分を多く含むためである。鉄損低減には板厚の薄い（0.20 mm厚）電磁鋼板の使用が有効であり，0.35 mm厚材と比べて，鉄 損はほぼ半減する。一方，磁石部渦電流損の低減には 1極の磁石を周方向に分割することが効果的である。 Abstract: This paper presents an analysis of the stator iron loss and the rotor eddy-current loss in 22-pole/24-slot modular and 24-pole/36-slot conventional permanent magnet brushless motors. The loss is evaluated by time-stepped finite element analysis. No-load loss at 6 000 rpm is mainly due to the stator iron loss, while at rated load the eddy-current loss which