永久磁石界磁式直流 モー タの有限要素法 による 磁 束密度分布の解析

永久磁石界磁式直流 モー タの有限要素法 による 磁 束密度分布の解析

木 村 昭 穂 ホ

Theふ /1agnetic Flux Density Distribution analysis in a Permanent Magnetic Field DCふ /10tOr

by the Finite Element NIethOd

Akio KIMuRA

Abstract

The magnetic llux density distribution Of a small― sized mOtor relating tO cOmmutator position can be calculated numerica■ y by the linite element method  The analysis shoMIs the nowing path of the magnetic nux in the coHlmutator position and the magnetic nux density distribution in the air gap and in the mOtOr under the load current change

This、、 ア Ork contributes tO making clear the torque variation and the revolution nuctuation which are the defects of the permanent rnagnetic lield DC motor  The theoretical study on the

′ een the analytical results and the parameters of the mOtOr equivalent circuit,and the experirnental examination are necessary as further investigatiOn

1.  ま え が き

水 久磁石 界磁式直流 モ ータは ,電 流 励磁 の界 磁 極 を永久磁 石 に置換 えた ,他 励磁 方式 の小型 直 流 モ ー がで あ る。此 の永 久 磁 石 界 磁 式 直 流 モ ータ は ,(1)構 造 が 簡 単 で 小 型 化 し易 い

(2)界 磁 巻線 がない ことよ り,界 磁損失 が ない

(3)電 力 消 費 が小 さい な どの点 よ り効 率 が 高 い ,(4)回 転方 向の転換 が ,電 路 の切換 えで済 み ,正 逆転 が容易であ る ,(5)調 速機 に よ り負 荷 の大 小 とか電圧 の変化 に関係 な く回転 数 を一 定 に保 つ ことが 出来 る ,な どの利点 を有 してい る。 この よ うな理 由よ りそ の用途 は広 く ,テ ^ー

プ レコー ダ ,  レコー ドブ レイヤ ー ,電 気 カ ミソ リ ,計 浪」 器 ,記 録装置 ,玩 具 に用 い る小駆動源 として利用 されてい る。

最近

用装置 の小型化

性能化 に伴 って

昭和 59年 10月 30日 受理 ホ   電気工学科助手

トル クむ らや回転速度 む らの極 めて小 さい精密 小型 モ ータが要求 されてい る。 この トル クむ ら や 回転 む らは ,磁 石 と電機子 間の磁気抵抗 の変 化 に よる もので あ る。永久礎石界磁式直流 モー タは ,整 流子 の回転位置 に よって電機子巻線 の 電流 分布が異 な ることや ,小 型 で あ ることよ り 磁 石 と電機子間 の空隙部 の磁束密度 の測定 が困 難 で あ る。 そ こで有 限要素法 を用 いて整流子 の 回転位置 に よる ,永 久磁石界磁式直流 モータ内 の磁束 分布 お よび ,ギ ャ ンブ部 の法線方 向の磁 束 密度分布 を明 らかに した。

2.電 _{磁界の解析}

永久磁 石 界磁式直流 モ ーがは ,主 として永久 磁 石 と巻線 が鉄心内 にあ る部分 の電磁界現象 に よって支配 され る。 そ こで ,有 限要素法 を用 い て モ ー タ断面全域 の電磁界 を数値計算す る。

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