磁気回路実用計算と回転機を中心とした電気機器設計への応用

人類の利便性の追求から、我々の暮らしには回転電機を中心とした電気機器がその使用量を増し続けている。最近はエコ、クリーン化等で自動車もHEV、EVと電動化している。そのためには、これら電気機器のメーカー、ユーザー、品質管理、保守等に関与するものは、それらの正しい知識と最適設計法、使用法を正しく理解することが必要不可欠である。しかし近年PCの進化により、その原理や内部磁気回路メカニズムの十分な理解なしに磁場解析ソフトに頼るあまり、理論によるイメージを欠いた応用の不足した設計者や管理者が多くみられることは残念なことである。 　本セミナーはこの点に鑑みて、本講を受講することにより、磁気回路の実用計算法と電気機器設計法が1日コースで習得できるようにした。例えばモータの発生トルクはその原理に基づき作成した簡易等価回路から、磁石及び鉄心のB-Hカーブを活用して、電卓やエクセル計算ベースで (磁界解析ソフト無で) 簡単に計算する方法を解説する。これらをマスターすれば、新規設計の他に、そのモデファイが簡単に電卓計算で予想シミュレーションができる。 　内容はモータに限定せず、発電機や静止機器も含めた。本講で述べる設計法は市販のモータ技術書には見当たらない貴重な内容と自負している。また設計した回転電機あるいは既存の回転電機の特性も簡単に確認測定する方法も述べた。また磁気回路応用例の紹介として、筆者らが最近開発した、世界初の圧粉鉄心応用のアキシャル立体ギャップ式SR、およびBLDCでトルクが従来の1.5～2倍化の技術もその設計法も含めて解説する。インホイールモータ化してソーラカーレースにも出場した筆者考案のアキシャル立体ギャップ式BLDCモータも紹介する。

1. 磁気回路実用計算法
   1. 電流と磁気
      1. ビオ、サバール則とアンペア周回路則
      2. 電磁力と電磁石、各種モータの原理
      3. 誘導起電力と変圧器、発電機の原理
   2. 磁気回路計算
   3. 永久磁石と動作点
2. 電気機器の設計法の実際
   1. 静止機器の場合
      1. 着磁ヨークの設計法
      2. 小形トランスの設計法
      3. 10KVA変圧器の設計法
   2. 回転機を中心とした電気機器の場合
      1. DCモータ設計法-1
         • 2極7スロット式の例
      2. DCモータ設計法-2
         • 4極12スロット式の例
      3. ブラシレスDCモータの設計法
         • 10極12スロット
         • 3相
         • アウターロータ
      4. ブラシレスDCモータの設計法
         • 14極12スロット
         • 3相
         • インナーロータ
      5. SRモータ設計法
         • 4極
         • 6スロット
         • 3相
      6. クローポール式2相PM型ステッピングモータ設計法
      7. リニアステッピングモータ (ソーヤーの原理) の設計法
      8. EV用インホイール型多極モータの設計法 (アウター型32極36スロット)
      9. アキシャルギャップ式BLDCモータの設計法
      10. 永久磁石式発電機の設計法 (V-I曲線の計算)
3. 永久磁石式回転電機の簡易特性測定法
4. 仮想磁路法によるHB型ステッピングモータの設計法
5. 磁気回路応用例1:世界初、圧粉鉄心応用SRアキシャル立体
   • ギャップモータによる高トルク化の例
6. 磁気回路応用例2:世界初、圧粉鉄心応用BLDCアキシャル
   • 立体ギャップモータによる高トルク化の例