自動車用モータを例に挙げると、高出力による発熱はエネルギー損失となるため、電費や航続距離を改善する観点から更なる高効率化が求められています。
また小型・高出力なモータは熱密度が高く、放熱面積が小さくなる傾向にあります。モータ自体の自然放熱だけでは許容温度を超えてしまうため、熱設計の観点においても上流工程での事前予測が重要です。
そこで設計したモータの損失(銅損、鉄損、機械損失)と冷却性能を予測するため、伝熱および冷却回路モデルを用いた評価手法を提案します。

モータの発熱は主に各種損失に起因します。コイルへの通電により発生した磁束は、ステータやロータコアを通って磁気吸引力を生み出し回転運動へと変換されますが、このとき電流の大きさや位相、回転数が変化することで、銅損や鉄損といった損失（発熱量）の分布や大きさが変動し、各部の発熱要因となります。

【モータにおける発熱】

◎ 熱予測の重要性

モータの振動は「加振力 × 伝達系」として広く知られています。
加振力においては電磁加振力がステータ・ハウジング側を加振するため、加振力を低減することがモータ設計における主要な対策の一つとなります。一方でステータやハウジング側の固有値と加振力が共振すると、過大な振動騒音や製品の故障・不具合につながるため、加振力そのものの低減だけでなく、支持系（構造伝達系）の振動予測と対策が不可欠です。

◎ 支持系に対するアプローチ

従来の産業ロボットや家電製品に加え、近年では自動車、建設機械、搬送機器など様々な分野で電動化の開発が急速に進んでいます。
電動化ではモータをはじめソレノイドやリニアモータなどの電動アクチュエーターを適用し、駆動や停止といった動作を自動化していきます。その際、単一の電動機による個別の問題だけでなく、電気、機械、熱流体が複雑に絡み合う「複合的な物理現象」に起因する問題が製品の性能劣化や不具合につながるケースは少なくありません。
このように電動化を「マルチドメインなシステム」として捉えると、個別部品の単体最適化にとどまらず、システム全体としての最適化が不可欠です。
一方で、システムモデリングの現場では、専門外の域以外における部品のパラメータ設定やモデル化の手法が分からないといった課題に直面することが多々あります。
弊社が取り扱うシステムモデリングツールで「SimulationX」には、豊富な標準ライブラリやサンプルモデルが用意されています。モデリングやパラメータ設定でお困りの際は、是非ご相談ください。

◎ システム解析と分析