モーター設計サービス
磁性能からモーター性能まで、統合された設計と最適化
ISO 9001
IATF 16949
ISO 14001
ISO 45001
REACH
RoHS
要件から検証へ：モータ設計の完了に必要な5つのステップ
モーターの性能は、その磁気回路設計の精度によって大きく左右されます。お客様の用途に合わせて設計を進め、材料選定やFEAシミュレーションからプロトタイプ製作、検証までをトータルにサポートします。これにより、すべてのモーター設計が生産前に完全な検証を受けるよう保証されます。.
01
申請書類の提出
モーターのデューティサイクル、速度範囲、トルク要件、温度制限、およびコスト目標を定義します。.
02
ベースライン確認
無負荷パラメータ、ギグングトルク、負荷性能、エアギャップフラックスなど、7つの主要指標に基づく性能基準を設定します。.
03
再設計
既定の基準に基づいて磁気回路を最適化し、グレード選択と磁化パターンを調整し、全体のシステム性能を向上させます。.
04
マグネットのプロトタイプ製作
最適化された設計に基づいて磁石のプロトタイプを製作し、製造可能性と性能の一貫性を検証します。.
05
モーターの評価のサンプル
磁石をサンプルモーターに組み立て、完全な性能試験を実施して生産準備の可否を確認します。.
そもそもなぜベースラインを確立するのですか？
ベースラインなしでの最適化は、地図なしのナビゲーションに似ています。ベースラインの確認は、「どこにいるのか」から「どこへ行きたいのか」へと繋がる測定可能な経路を示し、過度な設計（コストの浪費）や過不足な設計（性能のリスク）の両方を防ぎます。あらゆる最適化の決定は、仮定ではなく測定されたデータに基づいています。.
| メートル法 | 説明 |
|---|---|
01ノーロードパラメータ |
ノーロード速度、ノーロード電流、およびバックEMFの定常値 — モーターの基本的な性能プロファイルを確立します。. |
02スタッロトルク |
ロックされたローターのトルク — モーターのゼロ回転時の始動能力を評価する。. |
03コギングトルク |
ギヤの回転によるトルクリップルは、低速での走行の滑らかさやNVH性能に直接影響します。. |
04ロードパフォーマンス |
定格負荷時の速度、流れ、効率、温度上昇 — 現実的な動作特性の検証。. |
05エアギャップフラックス |
エアギャップのフラックス密度分布 — これはトルク密度と材料利用率に直接影響します。. |
06物理的寸法 |
スタックの高さ、エアギャップの長さ、磁石の寸法 — すべてが重要な幾何学的パラメータです。. |
07材質の重量 |
磁石の重量、銅の重量、および鋼の重量は、BOMコストに直接影響します。. |
再設計：『十分なもの』から『最適化されたもの』へ"
2つのコア最適化パス
基準が確立されたことで、モーターの外観を変化させずに、精密な材料選択と構造最適化を通じて、性能、コスト、製造可能性を体系的にバランス調整します。.
ルート1
磁性材料の開発
既存のグレードファミリー内で最も適した磁性材料を再マッチングするか、性能目標を満たすためにカスタムグレードを開発します。Br、Hcj、BHmaxの組み合わせを調整することで、コストを制御しながらトルクと速度の要件を満たします。.
成果物
磁石コストが10～20%削減され、同じコストでトルク密度が5～15%向上します。.
ルート2
磁石の形状と製造の最適化
磁石の分割、面取り形状、磁化方向、アセンブリ間隙の最適化により、コギングトルクとトルクリップルを低減します。同時に、製造可能性と工程の複雑性を評価します。.
成果物
トルクリップルの30～50%の削減、または組立品の性能が98%+に向上しました。.
シミュレーション検証：測定可能で追跡可能な最適化
あらゆるリデザインのイテレーションは電磁シミュレーションを通じて検証され、パフォーマンスの改善が定量化可能で再現可能であることを保証します。以下は代表的な最適化事例における典型的なシミュレーションデータ比較です。.
図表1
速度/電流 vs. トルク曲線
これからわかること
水平軸はトルクを表し、垂直軸は速度と電流を表します。これらの曲線は、モーターがさまざまな負荷下でどの程度速度を維持し、電流を制御しているかを示しています。より平坦な曲線は、重い負荷下での速度の維持性と電流の制御の向上を示しています。.
図表2
効率/出力電力とトルク曲線
これからわかること
水平軸はトルクを表し、垂直軸は効率と出力電力を表します。各曲線の上限はモーターの最適な動作範囲を示しています。上限が高いほど、モーターの効率が向上します。.
ベンチマーク対リデザイン
同じトルク出力でも、Redesignは約8%の高速化と12%の低電流化を実現しました。これにより、効率向上と温度上昇の低減が実現しました。.
ベンチマーク対リデザイン
この再設計により、ピーク効率が85% から91%へと向上 し、高効率範囲（>85%）が約20% ポイント拡大しました。.
図3
ノローロード・フラックス・FEA コンターマップ
これからわかること
赤から青までの色で示すフロー密度は、高から低へと変化します。赤色領域（歯とエアギャップ）は、トルク生成に重要な集中されたフローの領域を示します。青色領域（スロットとヨーク）はトルクに貢献度は低くなります。.
図表4
フラックス・リンク・コンデンサ・電流回路
これからわかること
ループによって囲まれた領域はヒステリシス損失を表しています。ループの面積が大きいほど損失が大きくなります。理想的な状態はループ面積を最小限にすることです。.
最適化インサイト
Redesignでは、赤い領域が歯により集中しており、より均一に分布しているため、フラックスの利用率が高く、トルク密度も高くなっています。.
最適化インサイト
この再設計により、ベンチマークと比較して約25% 平方メートル小さなループ面積を実現しました。これは、鉄損の削減と効率の向上に対応しています。.
シミュレーションからハードウェアへの移行：マグネットプロトタイピングの6つのステップ
単なるシミュレーションでは十分ではありません。すべての最適化は物理的なハードウェアを用いて検証する必要があります。当社のプロトタイピングプロセスは、磁気回路設計からシステムレベルのテストまでを網羅し、各設計の繰り返しが正確に製造され、正確に検証されるよう保証します。.
①
FEA設計
シミュレーション結果に基づいて磁石の形状と磁化パターンを確定する。.
②
仮想磁化
磁化プロセスをシミュレーションし、磁束分布と表面場の結果を予測します。.
③
モーターの検証
サンプルモーターに磁石を組み合わせて、トルク、速度、効率を検証します。.
④
機械設計
磁石と回転子間のインターフェースと組み立て方法を設計し、製造性を確保する。.
⑤
磁化装置の組み立て
音磁化の安定性と精度を確保するために専用の装置を構築します。.
⑥
システムレベルのテスト
最適化目標が達成されたことを確認するために、サンプルモーターを完全な性能テストを実施します。.
当社の技術ツールボックス
シミュレーションソフトウェア
| ソフトウェア | 申請 |
|---|---|
01Ansys Maxwell |
2D/3D電磁 FEA — 磁気回路最適化およびトルク密度解析. |
02モーターCAD |
電磁解析および熱解析 — マルチフィジックス結合評価. |
03速度 |
永久磁石モーターの分析設計と迅速な性能評価. |
04SolidWorks |
3D機械設計と磁石アセンブリの検証。. |
試験および検証装置
| 設備 | 申請 |
|---|---|
01ダイナモメーター |
トルク・速度・効率の曲線測定。. |
02BH Tracer |
Br、Hcj、Hcb、およびBHmaxの精密な測定が可能。. |
03フラックスメーター |
フラックスと磁気モーメントの検査100% 回。. |
04ガウスメーター |
表面場の分布と磁気角検出。. |
05温度・湿度室 |
極端な条件下での環境信頼性試験。. |
なぜKing‑Ndを選びましょうか？
すべての磁石メーカーがモーター設計を行うとは限りません。しかし、当社は材料、製造、および検証におけるクローズド・ループ機能を有しているため、可能です。.
①
社内での材料開発
NdFeB磁石技術における16件の特許は、粒子の精製、粒界拡散、および重金属フリー技術をカバーしており、材料レベルからモーター性能の目標を達成することができます。.
②
クローズド・ループ・マニュファクチャリング
磁性材料から完成品に至るまでのエンドツーエンドの製造により、最適化は外部のサプライチェーンに依存する必要がなくなり、プロトタイプから生産までのサイクルを30% サイクル以上短縮できます。.
③
認定品質システム
ISO 9001、IATF 16949、ISO 14001、ISO 45001の認証は、設計から納品までのすべての段階において、完全なトレーサビリティに基づき文書化された基準が遵守されていることを保証します。.
当社の認証を確認するキング・ンドのエンジニアがあなたのモーターを診断しましょう
お客様のモータ性能要件や既存の設計図面を提出してください。当社のアプリケーションエンジニアは、費用やコミットメントの要らずに、48時間以内に初期の最適化推奨事項を提供いたします。.