ラミネーションスタックにおけるモーターコア損失の見積もり方法：スタインメッツ、iGSE、そして実用的な近道

のモーターコア損失 ラミネートスタック は通常、クリーンな材料データから推定され、その後、実際のスタックによって静かに歪められる。.

パンチ。エッジダメージ接合。圧入。歯の波打ち。マイナーループ。角の回転フラックス。ベースモデルはまだいいかもしれない。入力はそうではない。.

このガイドはそのギャップのためのものである。モーターコアの損失。鉄損。ステータ・ラミネーション損失。スタインメッツフィッティング。FEAによる領域分割。最初のハードウェアで生き残るショートカット.

ラミネーション・スタックのモーターコア損失モデル

正弦波領域に対する古典的スタインメッツ方程式

局所的な磁束波形が正弦波に近いときにここから始める。.

Pspec = k * f^alpha * Bpk^beta

どこでだ：

• スペック = 比コア損失、通常 W/kg
• k = シュタインメッツ係数
• f ＝電気周波数、, ヘルツ
• アルファ = 周波数指数
• ベータ ＝磁束密度指数
• Bpk = 鋼のピーク磁束密度、, T

用途 Bpk スチール製。グロス・スタック領域ではない。その領域がバックヨークで、波形が滑らかであれば、これで十分なことが多い。.

その領域がPWMリップル下の歯根である場合。いいえ。.

ヒステリシス損失、渦電流損失、過剰損失の損失分離モデル

設計変更が物理的なもので、アイアンのどの部分が移動したかを知りたい場合に使用する。.

Pspec = kh * f * Bpk^n + ke * f^2 * Bpk^2 + kex * f^1.5 * Bpk^1.5

どこでだ：

• kh = ヒステリシス損失係数
• ケ = 古典的渦電流係数
• ケックス = 過剰損失係数
• n = ヒステリシス磁束指数
• f ＝電気周波数、, ヘルツ
• Bpk = 鋼のピーク磁束密度、, T

このモデルは、ラミネーションの厚みが変わったり、パンチの品質が変わったり、応力が変わったりして、そのすべてを1つのフィットした定数の中に隠したくない場合に便利です。.

PWMリッチおよびマイナー・ループ・リッチ磁束波形用iGSE

地元の B(t) が歪むと、プレーンなシュタインメッツ・フォームはマシンよりもクリーンに機能し始める。.

時間領域のフォームを使用する。.

Pspec = (1/T) * sum_over_i( integral_from_t1_i_to_t2_i[ ki * abs(dB/dt)^alpha * (DeltaB_i)^(β-alpha) dt ] )

どこでだ：

• T = 電気期間
• i ＝単調セグメントまたは抽出されたサブループインデックス
• キー = フィットしたシュタインメッツ定数から導かれる波形調整係数
• dB/dt = 局所的な磁束密度スリューレート、, T/s
• デルタB_i = セグメントまたはサブループに結びついた磁束スイング i, にある。 T
• t1_i, t2_i = セグメントまたは抽出されたループ部分の始点と終点
• アルファ, ベータ = フィットした材料データからのスタインメッツ指数

罠は デルタB_i.

クリーンなシングル・ループ波形の場合、, デルタB_i は、そのセグメント上のエクスカーションである。PWMリップル、ネストされたマイナー・ループ、またはハーモニック・リッチ・ティースでは、次のようにします。 違う グローバル max(B) - min(B) 全期間。それは間違った対象だ。.

まずループ抽出が必要だ。.

ステータ積層に対するモータコア損失モデルの比較

ステータ・ラミネーション・コアの損失計算のためのステップ・バイ・ステップのワークフロー

1.実際の材料ウィンドウからシュタインメッツ係数をフィットさせる。

操作ウィンドウが狭い場合を除き、1つのエレガントなカーブをマップ全体に合わせないこと。.

少なくとも2つのバンドを使う：

• 通常動作帯域
• 膝付近のハイフラックスバンド

フィッティングフォームはこうだ：

ln(Pspec) = ln(k) + α * ln(f) + β * ln(Bpk)

これは 重回帰 ログ変換後の問題。.

回帰を次のように設定する：

x1 = ln(f)
x2 = ln(Bpk)
y = ln(Pspec)

y = a0 + a1*x1 + a2*x2

α = a1
β = a2
k = exp(a0)

スプレッドシートに、以下の3つの列を作成する。 ln(Pspec), ln(f)そして ln(Bpk), そして、これらの対数変換された列に対して、組み込みの重回帰またはLINESTスタイルの関数を実行する。2つの傾きは アルファ そして ベータ. .切片は ln(k).

スリーポイントバックの解決はまだある。素早いファーストパス。それ以上はない。.

α = ln(P2/P1) / ln(f2/f1)
β = ln(P3/P2) / ln(B3/B2)
k = P1 / (f1^alpha * B1^beta)

スクリーニングには良い。リリース作業には弱い。.

2.鉄損を計算する前にラミネーションスタックを領域に分割する。

ステーター全体の平均磁束密度は、通常、重要な部分を隠している。.

最低でも、次のように分ける：

• 歯体
• 歯根／スロットショルダー
• バックヨーク

マシンが速い、小さい、負荷が大きい場合は、追加する：

• 歯先
• 橋域
• 回転磁束を持つコーナー領域

理由は簡単だ。歯とヨークは同じ波形を見ているわけではない。同じ応力状態を見ているわけでもない。.

3.総磁気負荷ではなく、FEAから得た局所鋼磁束密度を使用する。

それぞれの地域について、これらのいずれかを抽出する：

• Bpk クラシック・シュタインメッツ用
• フル B(t) iGSE用
• 回転磁場損失がありそうな場合、磁束密度軌跡

ラミネーション損失モデルに1つのグローバルなエアギャップ荷重の数値を与えて、その挙動を期待しないでください。.

4.クリーンシート領域の損失を計算する

各地域 r:

Pclean_r = m_r * Pspec_r

どこでだ：

• m_r = 鋼鉄の質量 r, kg
• Pspec_r = 地域の特定のコア損失 r, W/kg

そして合計する：

Pcore_clean = sum_over_r( Pclean_r )

これは材料のみの見積もりである。プロダクションスタックの見積もりではありません。.

5.プロセス補正と回転フラックス補正の追加

本格的なものにはビルトスタックフォームを使う：

Pstack_r = m_r * Cproc_r * Crot_r * Pspec_r

そして

Pcore_stack = sum_over_r( Pstack_r )

どこでだ：

• Cproc_r = 領域のプロセス補正 r
• Crot_r = 回転フラックス補正 r

Cproc_r 切削、バリ、エッジの劣化、溶接熱、インターロックの歪み、スタックの圧縮、圧入など、通常の損傷源をカバーしている。. Crot_r 交互磁束損失と回転磁束損失は同じではないからである。.

どのように定義するか デルタB_i 偽りなきiGSE

これは人々が飛び越えがちな部分だ。.

クリーンなシングル・メジャー・ループでは、人生は簡単です。PWMリッチなステーター・ティースではそうはいかない。.

を行う。 違う iGSEを1つのグローバル・スイングで定義する：

DeltaB_global = max(B) - min(B)

これは、波形が基本的に1つのきれいなループで、意味のある細かなループが埋め込まれていない場合にのみ許容される。.

歪んだ波形の場合、損失インターバルをセグメントごとに、またはループごとに定義する。.

実用的なループ処理ワークフロー

1. 数値的なノイズを滑らかにし、誤ったターニングポイントを阻止する。.
2. のターニングポイントを見つける。 B(t).
3. 波形を単調なセグメントに分割する。.
4. ピークバレーまたはレインフロースタイルのルーチンを使用して、閉じたマイナーループを抽出する。.
5. 抽出された各オブジェクトに1つのローカルスイングを割り当てる。.
6. 各セグメントまたはサブループでiGSEを評価する。.
7. 電気期間中の全寄与額を合計する。.

単調セグメントの場合 i:

DeltaB_i = abs( B_end_i - B_start_i )

抽出されたマイナーループの場合 j:

DeltaB_j = abs( Bpeak_j - Bvalley_j )

そして計算する：

Pspec = (1/T) * sum_over_all_segments_and_loops( local_iGSE_contribution )

波形形状はピーク値だけでなく、損失経路も変化させるため、これは重要です。ネストしたマイナーループを持つトゥース波形は、次のように控えめに見えることがある。 Bpk それでも高い。.

実用的なコーディング配列

FEAの時系列データからこれを実行する場合、安全な順序は次のとおりである：

• リサンプル B(t) 均一な時間間隔に
• 数値ノイズが目立つ場合は、非常に軽いスムージングを適用する。
• ターニングポイントを見つける
• 閾値以下の些細な振動を取り除く
• クローズドループとレインフロー式またはピークバレーエクストラクターの組み合わせ
• 割り出す デルタB_i 各セグメントまたはループ
• 各オブジェクトの時間領域積分を評価する。
• 電気期間合計

きれいじゃない。うまくいく。.

ラミネーション・スタックの実用的なプロセス補正係数

これらはエンジニアリングのスタートビンであり、普遍的な定数ではない。.

大まかなルール。十分役に立つ。.

• コア体積当たりのエッジ長が大きい小型マシン：スタート位置が高い
• ストレスの少ないクリーンなバックヨーク：低い位置から始める
• アクティブ・フラックス・パスの近くでの溶接：高い位置から始める
• 未知の製造規律：低価格帯が安全であるかのように装ってはならない

素材の適合をクリーンに保つ。プロセスのペナルティを明確にすること。.

高速モーターコア損失見積もりの実践的近道

近道1：早期設計のための2ゾーン・ステーター・モデル

時間がない場合は、次のように分ける：

• 歯
• バックヨーク

別々に渡す Bpk, 別々のフィット係数、別々の補正係数。それでも全コア平均よりははるかに良い。.

近道2：歯の根の喪失を早期に促進する

歯根の幅が狭く、利用度が高く、スロット開口部の歪みに近い場合は、クリーンシートロスのまま放置しないでください。.

控えめな補正から始めると

Proot_stack = 1.2 から 1.4 * Proot_clean

その後、最初のハードウェアの後にキャリブレーションを行う。.

近道3: 薄いラミネーションが自動的に全鉄損を解決すると思わないこと。

古典的な渦電流損は通常、期待通りの動きをする。ビルトインスタックは常にきれいに従うとは限らない。パンチのダメージ、過剰なロス、ストレスがゲインの一部を食ってしまうこともある。.

近道4：1つではなく2つの数字を報告する

常に報告する：

• Pcore_clean
• Pcore_stack

一つの数字しか公表しなければ、誰かがその数字にそれ以上の意味があると思い込んでしまう。.

ラミネーション・スタックのコアロス計算における一般的な誤り

オペレーティング・マップ全体にわたって1つの係数セットを使用する

これは通常、高フラックス領域を実際よりも安く見せる。.

後退 スペック 直接対決 f そして Bpk

スペースが合わない。回帰 ln(Pspec) に対して ln(f) そして ln(Bpk) もしシュタインメッツ係数が必要なら。.

シングル デルタB マイナーループのある波形の場合

これがiGSEの主な罠である。グローバルな max(B) - min(B) はループ抽出の代わりにはならない。.

局所鋼磁束密度の代わりに平均固定子磁束密度を使用

それは歯を消してしまう傾向がある。歯はまだ存在している。.

生シートの損失を生産の真実として扱う

スタックは切断され、接合され、プレスされ、もしかしたら溶接されたかもしれない。それで答えが変わった。.

コーナーとブリッジでの回転磁場損失の無視

スカラー交互場モデルは、磁束の軌跡が全く穏やかでないところでは、まさに穏やかに見えることが多い。.

モーター・コア・ロス・レポートが実際に含むべき内容

最低でも：

• 積層厚さ
• 鋼材面積の換算に使用されるスタック係数
• 適合係数の範囲
• 回帰法
• 地域定義
• ローカル Bpk または B(t) ソース
• 地域別選択損失モデル
• Cproc そして クロット 仮定
• クリーンシートとビルドスタックの合計

それがなければ、最終的なワット数はまだ使えるかもしれない。ただ、信用するのは難しい。.

よくある質問モーター・コアロス、スタインメッツ・フィッティング、ラミネーション・スタックの見積もりについて

ラミネーション・スタックのモーターコア損失に関する最終規則

スピードのためにシュタインメッツを使う。リアリズムのために領域分割を使用する。ローカル波形が正弦波のように振舞わなくなったらiGSEを使用する。を定義する前にループ抽出を使用する。 デルタB 波形が歪む。対数変換した重回帰を使用する。 k, アルファそして ベータ. .ラミネーション・スタックは製造された部品であり、磁気クーポンではないため、明示的なプロセス補正を使用する。.

通常、これだけで見積もりはきれいなスプレッドシートのフィクションからテストスタンドに近いものになる。.