Brushless DC (BLDC) Motor Simulation

ブラシレスDCモーターとは？

ブラシレスDC電気モーター（BLDCモーター、BLモーター）（図1）は、電子整流モーター（ECM、ECモーター）としても知られていますが、統合されたインバーター/スイッチング電源を介してDC電源から電力を供給される同期モーターです。モーターを駆動するためのAC電気信号。これに関連して、交流、交流は正弦波を意味するのではなく、波形に制限のない双方向電流を意味します。追加のセンサーと電子機器は、インバーター出力の振幅と波形（したがって、DCバスの使用率/効率のパーセント）と周波数（つまり、ローター速度）を制御します。

効率は、BLDCモーターの基本性能を示します。ローターは磁石の唯一の支持体であるため、電力、つまり接続、整流子、ブラシは必要ありません。これらの代わりに、モーターは制御回路を採用しています。ローターがある場所を検出するために、BLDCモーターは、コントローラーとともに、ロータリーエンコーダーまたはホールセンサーを採用しています。

図1- BLDCモーター

応用 ：

ブラシレスDCモーター（BLDC）は、産業制御、自動車、航空、自動化システム、ヘルスケア機器などの分野で、負荷の変化、一定の負荷、位置決めアプリケーションなど、さまざまなアプリケーション要件に使用されます。モーターは次のとおりです。

• コンピューターのハードドライブとDVD/CDプレーヤー
• 電気自動車、ハイブリッド車、電動自転車
• 産業用ロボット、CNC工作機械、および単純なベルト駆動システム
• 洗濯機、コンプレッサー、乾燥機
• ファン、ポンプ、送風機。

説明

ここで検討しているモーターには、図2に示すように、8個の永久磁石と12コイルの固定子を含むローターがあります。ローターは、励磁コイルと永久磁石から生じる磁力によって回転します。複数のスタディを作成することにより、ユーザーは材料、ターン数、各ターンの電流、各パーツのジオメトリを変更できます。 EMSを使用すると、ユーザーは同じアセンブリファイルを保持し、各スタディを設計テーブルに関連付けることができます。これらの機能はすべて設計者にとって非常に役立ち、モーター性能を最適化するために変更する必要があるブラシレスDCモーターパラメーターを決定するために使用できます。

図2- BLDCの3Dモデル

調査

EMSの静磁気モジュールは、モーターの磁束と磁気強度を計算して視覚化するために使用されます。また、コイルのインダクタンスと負荷（ローター）にかかる電磁力の計算にも使用されます。 EMSで静磁気スタディを作成した後、4つの重要な手順を常に実行します。1-すべてのソリッドボディに適切な材料を適用する、2-必要な境界条件を適用する、またはいわゆるEMSの荷重/拘束、3-全体をメッシュするモデルと4-ソルバーを実行します。さらに、マグネティックススタディは熱に結合することができ、ユーザーにモーターの熱挙動についてのアイデアを与えることができます。

材料

EMSの静磁分析では、次の材料の特性が必要です（表1）。図4は、使用済み鋼のBH曲線を示しています。

図3-ローターの永久磁石：保磁力：819647 A/m、残留磁気：1.07 T


図4- AISI 1010スチールBH曲線

電磁入力

図4-メッシュモデル

結果

図5-磁束密度、フリンジプロット



図6-磁束密度、ベクトルプロット



図7-磁場強度、フリンジプロット




図8-磁石とローターの力密度



図9-内気のあるモーターの温度分布



図10-結果テーブル

結論