高調波 — CAE用語解説

高調波は基本周波数の整数倍の周波数成分のことだよ。50Hzの電源なら100Hzが2次、150Hzが3次…という具合だ。モーターの場合、インバータのPWMスイッチングで電流波形が理想正弦波からずれるから、5次・7次・11次・13次といった高調波電流が発生する。これが磁束の歪みを引き起こすんだ。

三相モーターの場合、各相が120度ずつずれてるから3次高調波は同相になって打ち消し合うんだ。だからスター結線の線電流には3の倍数次が出ない。結果的に6k+1次（5, 7, 11, 13...）が支配的になるよ。

大きく3つある。まずトルクリップル。高調波磁束による脈動トルクが振動・騒音の原因になる。次に鉄損の増加。高調波の周波数が高いほど渦電流損が増えてコアが発熱する。最後にEMI（電磁干渉）。PWMの高調波がラジオノイズや制御系への干渉を引き起こすんだ。

時間ステップ幅が重要だよ。ナイキストの定理で、捉えたい最高次の高調波の2倍以上のサンプリングが必要。11次まで見たいなら1周期あたり最低22ステップ、実務では余裕を見て50〜100ステップを取ることが多い。JMAGやANSYS Maxwellではタイムステップの自動制御もあるけど、自分で確認するのが安全だね。

このあたりは押さえておきたいね。

いいね。解析結果のトルク波形をFFTして各次数の振幅を棒グラフにすると、高調波の影響が可視化できて対策の検討がしやすくなるよ。