Case

解析事例

IPMモータの磁界　ー構造連成解析の寸法最適化

IPMモータの磁界　ー構造連成解析の寸法最適化サムネイル画像

  • 製品名

    • JMAG

  • カテゴリー

    • 電磁界解析事例

  • 産業分野別

    解析内容

    磁界－構造連成解析（一方向連成）を用いて、IPMモータの寸法最適化を行った事例を紹介します。本事例では、IPMモータの2次元磁界過渡応答解析を実施し、各部品に作用する電磁力を算出します。得られた電磁力を荷重条件として2次元構造過渡応答解析を行い、ロータに発生する応力を算出します。さらに、以下の3項目を目標として最適化計算を実施します。

     

    • トルク平均値の最大化
    • トルクリップルの最小化
    • ロータにかかる応力の120MPa以下

    解析モデル

     モデル概要図を図1に示します。対称性を考慮して1/8対称（反周期境界）でモデル化します。最適化パラメータ一覧を表1に示します。 

    • edem24_1
      図1：モデル概要図（積層厚さ100mm、占積率98％）
    • edem24_2
      表1：最適化パラメータ一覧
    解析結果
    ●解分布

     

     全世代の解のうち制約条件「ロータにかかる応力が120 MPa以下」を満たす解分布を図2に示します。本事例では、トルク平均値とトルクリップルはトレードオフな関係であることが分かります。 
    • edem24_3
      図2：最適化計算の解分布
    ●各目的関数および制約条件の設計変数依存性

     

     各目的関数および制約条件の設計変数依存性を図3に示します。トルク平均値およびトルクリップルはSDよりGAPに依存しており、一方、ミーゼス応力はGAPよりSDに依存しています。どの寸法がどの結果に影響するか知ることで、効率よく設計することが可能です。今回は2つの設計変数で計算していますが、設計変数を増やすことでより多くの知見を得ることができます。 
    • edem24_4
      図3：各目的関数および制約条件の設計変数依存性
      （縦軸：目的関数および制約条件、横軸：設計変数）
    ●代表ケースの計算結果

     

     解分布のうち特定の解の詳細も確認可能です。制約条件を満たす解のうち、トルク平均値が最大となった解を代表ケース①、トルクリップルが最小となった解を代表ケース②とします。代表ケース①と代表ケース②の解分布上の位置を図4に示します。各代表ケースのトルク波形を図5に示します。各代表ケースにおけるミーゼス応力最大値発生時のミーゼス応力分布を図６と図7に示します。代表ケース①と代表ケース②のミーゼス応力分布アニメーションをそれぞれ動画1と動画2に示します。 
     
     
    • edem24_7
      図4：最適化計算の解分布における代表ケースの解の位置
    • edem_6
      図5：各代表ケースのトルク波形
    • edem24_5
      図6：代表ケース①の最大値発生時の
      ミーゼス応力分布（電気角22.5°の時）
    • edem24_6
      図7：代表ケース②の最大値発生時の
      ミーゼス応力分布（電気角7.5°の時）

     

    動画1：代表ケース①のミーゼス応力分布
    アニメーション（1ティース分の回転角度） 
    動画2：代表ケース②のミーゼス応力分布
    アニメーション（1ティース分の回転角度） 

     

     

     

     

     

    前の記事

    誘導モータの磁界解析

    誘導モータの磁界解析

    次の記事

    ガードロープへの衝突（セダン乗用車）

    ガードロープへの衝突（セダン乗用車）

    RELATED

    関連記事はこちら

    コーナリフレクタのバイスタティックRCS解析
    2026.06.23

    コーナリフレクタのバイスタティックRCS解析

    ホーンアンテナからの照射に対する３面コーナリフレクタのRCSを異なるソルバーで解析し、それらの結果と計算コストを比較した...
    • 解析事例 電磁界・電磁波解析
    コーナリフレクタのモノスタティックRCS解析
    2026.06.23

    コーナリフレクタのモノスタティックRCS解析

    平面波入射に対する３面コーナリフレクタのRCSを異なるソルバーで解析し、それらの結果と計算コストを比較した事例です。
    • 解析事例 電磁界・電磁波解析
    FSSで構成されたコーナリフレクタのRCS解析
    2026.06.23

    FSSで構成されたコーナリフレクタのRCS解析

    導体板の代わりにFSSで構成されたコーナリフレクタについて、ホーンアンテナからの照射に対するRCSを解析した結果を説明し...
    • 解析事例 電磁界・電磁波解析
    Contact

    ご相談・資料の請求はこちら

    製品やサービスに関するご相談、導入に関するご質問等お気軽にお問い合わせください。
    各種資料をご希望の方は、資料請求フォームよりお申し込みいただけます。