114 – アウターロータモータの振動解析

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アプリケーションノート・モデルデータ

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。

固有モード

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649(Hz)、穴なしの場合は677(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(R-実効値)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4、図5からから、このモータでは今回のような穴を開けることでR方向の加速度を抑え、騒音を低減できることがわかります。

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