高出力・小型軽量・高効率化が求められる現代のモータ設計において、「熱」は性能・信頼性・寿命を左右する最重要課題です。期待通りの性能が出ない、永久磁石が減磁する、絶縁が劣化するなど、こうした多くのトラブルは、発熱のコントロール不足に起因しています。
本講座では、モータ内部で「なぜ」「どこで」「どれだけ」熱が発生するのかを、物理的原理に基づいて体系的に解説します。特に、発熱の三大要因である銅損・鉄損・機械損のメカニズムに焦点を当て、設計・解析・評価に直結する実践的な知識を提供します。さらに、熱-電磁-騒音を連携させたCAE活用事例や、製品開発現場での対策技術も紹介。理論と実務をつなぐ、熱設計の“本質”に迫る講座です。
- モータの原理と特性
- モータの基本構造と動作原理
- トルク・出力とモータ体格の関係
- 高速化・小型軽量・高効率化の設計条件
- モータの発熱メカニズム
- 発熱とは何か?
- エネルギー変換と損失の関係
- 発熱が効率・トルク・寿命に与える影響
- 銅損 (ジュールロス)
- I2Rによるジュール熱の基礎
- 巻線抵抗と電流の関係
- 表皮効果・近接効果による損失増加
- 鉄損 (コアロス)
- ヒステリシス損:磁化履歴による損失
- 渦電流損:磁束変化による鉄心内のジュール熱
- 材料特性・周波数・磁束密度の影響
- 機械損 (メカロス)
- 軸受の摩擦損失
- 回転子と空気の摩擦による風損
- モータ冷却設計と熱抵抗低減のポイント
- 通風・冷却方式の種類と特徴
- 熱抵抗の計算事例と設計指針
- ステータ鉄心・フレーム間の熱伝導と温度の関係
- 流れの可視化による冷却性能の最適化
- 熱-電磁-騒音シミュレーションを活用したモータ製品開発への対策事例
- 熱・流体・磁場を連携させた設計アプローチ
- コイル温度制御による共振点での騒音低減事例
- 電磁振動を打ち消すフレーム構造の工夫
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