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114 - アウターロータモータの振動解析

Module: DP,DS

拡大図

概要

アウターロータモータは、ステータの周りをマグネットロータが回転します。ロータの半径が大きくなるため、同じ外径のインナーロータモータよりも大きい駆動トルクを得られ定速度性に優れます。一方で回転時に発生する振動、騒音への対策が重要になります。
モータを回転させる際に発生する振動の要因として、電磁力があります。また、この電磁力がモータの固有モードと共振することで、より大きな振動、騒音になります。共振を防ぐ目的で、例えば、ロータコアに穴を設けるなどの加工を施してモータの固有振動数を変更するなどの対策が取られます。このような検討を行うためにも、電磁力の空間分布、周波数分析および固有周波数を正確に把握する必要があります。
ここでは、コアに穴加工を施した場合のアウターロータモータの電磁振動による音圧を求めています。

電磁力分布

周波数成分測定点において電磁力が最大となる電磁力分布を図1、図1に示す点における電磁力の周波数成分を図2に示します。磁極間のロータコアにおいて電磁力が大きくなっており、180(Hz)の周波数成分が支配的であることがわかります。
拡大図	拡大図

固有モード

拡大図	ロータコアに穴加工を施した場合と穴加工を施さない場合の固有モードを図3に示します。確認しているのは径方向に変形するモードの最小の振動数であり、穴ありの場合は647(Hz)、穴なしの場合は675(Hz) となっています。この固有振動数と電磁力の共振現象により、大きな振動が発生すると考えられます。

加速度（強度）分布、音圧レベル分布

720(Hz)における加速度（強度）分布を図4、720(Hz)における音圧レベル分布を図5に示します。電磁力が働き、かつ「固有モード」で示した固有振動数に近い周波数である720(Hz)において、共振現象により大きい加速度、高い音圧レベル分布を確認することができます。図5から、このモータは今回のような穴を開けることで騒音を低減できることがわかります。

拡大図

Updated: 2012-03-01

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