磁気飽和 — CAE用語解説

磁気飽和は、磁界Hを増やしても磁束密度Bがほぼ増えなくなる現象だ。鉄の場合B≈2Tで飽和する。ミクロには磁区が全て磁界方向に揃いきった状態。飽和を超えるとインダクタンスが低下してモーターの特性が大きく変わるんだ。

必要な磁束を通せなくなる→トルクが出ない、鉄損が急増する、電流を増やしても性能が伸びない。でもIPMモーターではブリッジ部をわざと飽和させて漏れ磁束を抑える設計テクニックもある。飽和は敵であり味方でもあるんだ。

Bのコンター図で2Tを超える領域（赤く表示されることが多い）を確認する。ティースやバックヨークの狭い部分が飽和するとそこがボトルネックになる。電流を段階的に増やしたときのトルク曲線の傾き変化も飽和の指標になるよ。

鉄心の断面積を大きくする（ティース幅やヨーク厚を増やす）のが基本。でもモーターを大きくすると重くなるから、飽和磁束密度の高い材料（コバルト鉄合金でBs≈2.3T）を使ったり、形状を最適化したりするんだ。設計のバランスが腕の見せどころだよ。

まずはシンプルなE型コアにコイルを巻いたモデルで電流と磁束の関係を見ると、飽和の本質が体感できるよ。