- モーターの解析 -電気等価回路法とは

１．電気等価回路法とは何か、その原理と特徴

電気等価回路法とは、磁気回路法、有限要素法と並ぶモーターの解析手法の一つです。
電気等価回路法は、モーターを抵抗、インダクタンス、および起電力でモデル化するものです。モーターの過渡状態から定常状態まで高速で計算することができ、駆動回路や制御系と組み合わせた解析も容易にできます。

電気等価回路法では、以下のようなデメリットもあります。

電気等価回路解析では、モーターモデルの集中定数からモーターの特性を解析していきます。集中定数の算出方法には有限要素法を使用するため、コアの損失等まで考慮した高精度な計算になります。

電気等価回路解析を使用して、モーターの特性を解析することで、設計者は各設計プロセスで必要なモーターの特性を得ることができます。
また、この手法はモーターの設計だけではなく、インバーターの設計にも有用です。

解析結果の精度は、一つのパラメータだけで設定可能であり、電気等価回路解析では、トルク・効率・電圧・電流・力率等の代表的な特性の算出が可能になります。

※有限要素法: 構造物をある限られた自由度を持つ要素の集合体として表現し、解析するために小さな要素に分割します。その後、分割した各要素の特性を数式で表現し、それらを組み合わせた連立方程式を用いて構造物の全体特性を表現します。その連立方程式を解くことによって構造物の解析をする手法です。

電気等価回路解析は、解析が容易な側面もありますが、等価回路定数をあらかじめ実験などで求める必要があるなど、逆の側面もあります。
また、現在では有限要素法などの数値計算による解析手法も新しく出てきました。

そのため、有限要素法などの新たな解析手法と組み合わせて電気等価回路法を用いることが、効果的な解析につながるのではないかと考えられています。

等価回路とは、複雑なデバイスの内部要素を、その特性を表す最小限の要素に単純化したものであり、特性計算の便宜上、一次と二次との回路を結合し、単一回路として表したものです。

精密等価回路（T形等価回路）

簡易等価回路（L形等価回路）

等価回路は、大きく精密等価回路（T形等価回路）と簡易等価回路（L形等価回路）に分けることができます。