モータのトルクリップルがシミュレーションより大きくなる原因は何ですか？

主な原因は3つあります。①磁石の着磁が不均一である、②スロット形状に製造誤差がある、③実際の電流波形に高調波成分が含まれるためです。設計シミュレーションは理想的な正弦波電流と完全な幾何対称を前提としていますが、実機ではこれらの要因によりトルクリップルが設計値の2〜3倍になることがあります。

トルクリップルの問題をトラブルシューティングする手順は？

①実機の電流波形をフーリエ解析（FFT）し、高調波成分を特定します。②その高調波電流成分をFEM（有限要素法）シミュレーション（例：JMAG、ANSYS Maxwell）に入力し、トルクを再計算します。③シミュレーション結果と実測値の差異を、「製造誤差」と「電流波形の歪み」の寄与に分けて評価します。これにより原因を特定できます。

磁気トルク計算でシミュレーションと実測値が合わないのはなぜ？

シミュレーションは理想的な条件（完全な幾何対称、正弦波電流）を仮定していますが、実機では磁石着磁の非均一性、スロット形状の製造誤差（例：±0.1mmの公差）、電流波形の高調波（3次、5次など）が存在します。これらの現実的な誤差や非理想性が、トルクリップルを増大させ、差異の主な原因となります。

モータの電流波形の高調波がトルクに与える影響を調べる方法は？

実機の電流波形を計測し、フーリエ解析（FFT）で高調波成分（例：3次、5次、7次）の大きさと位相を特定します。次に、これらの高調波電流成分をFEM磁界解析ソフトウェア（例：JMAG）に入力し、トルク波形を再計算します。これにより、各高調波がトルクリップルにどれだけ寄与しているかを定量的に評価できます。

磁気トルク計算 — トラブルシューティングガイド

カテゴリ: 電磁場解析 | 2026-02-20

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CAE visualization for magnetic torque calculation troubleshoot - technical simulation diagram

トラブル

🎓

トルクリプルが実測と合わない → メッシュの周方向分割を細かく。エアギャップに6層以上。回転ステップ角度も機械角0.5度以下に

コギングトルクがゼロにならない → 極数とスロット数のLCMが大きいか確認。スキューやフラクショナルスロットを検討

平均トルクがdq軸理論と合わない → FEMは高調波磁束を含むため理論値と5〜10%程度ずれることがある。これは正常

Coffee Break よもやま話

「トルクリップルが予測より大きい」——解析設定と製造誤差の相互作用

モータのトルクリップルが設計シミュレーションの2〜3倍になる場合、磁石着磁の非均一性・スロット形状の製造誤差・電流波形の高調波が主な原因だ。設計シミュレーションは理想的な正弦波電流と完全な幾何対称を前提とするが、実機では必ずしもそうではない。トラブルシューティングの手順：①実機電流波形をフーリエ解析し高調波成分を特定、②その高調波電流をFEMに入力してトルクを再計算、③差異を「製造誤差」「電流波形」「磁石ばらつき」に分離する。JMAG-RTモデルをMATLAB/Simulinkに取り込んだシステム連成解析が診断効率を大幅に上げる。

トラブル解決の考え方

「解析が合わない」と思ったら

まず深呼吸——焦って設定をランダムに変えると、問題がさらに複雑になる
最小再現ケースを作る——磁気トルク計算の問題を最も単純な形で再現する。「引き算のデバッグ」が最も効率的
1つだけ変えて再実行——複数の変更を同時に行うと、何が効いたか分からなくなる。科学実験と同じ「対照実験」の原則
物理に立ち返る——計算結果が「重力に逆らって物が浮く」ような非物理的な結果なら、入力データの根本的な間違いを疑う

磁気トルク計算 — トラブルシューティングガイド

トラブル

「トルクリップルが予測より大きい」——解析設定と製造誤差の相互作用

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