20 – SPMモータの音圧解析

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アプリケーションノート・モデルデータ

概要

モータがより身近に使われるようになるに従い、静粛性に対する要求が高まっています。騒音は、電磁騒音、機械騒音、通風騒音に分けることが出来ますが、特に中・小型モータの騒音要因としては電磁騒音が支配的であると言われています。電磁加振力が大きい場合、その周波数が固有周波数と共振した場合に電磁振動が大きくなることが知られています。
モータに働く電磁力は電磁加振力として振動、騒音を引き起こします。振動、騒音は、この電磁加振力がモータの固有モードと共振することでも発生します。この現象を精度良く評価するためには、放射音の源となるステータコアに働く電磁力分布を正確に把握し、それが連結されるケースを含めたモータ全体の固有モードを求める必要があります。電磁力分布や固有モードはステータコアの形状に依存するため、有限要素法などの解析により求める必要があります。
ここでは、SPMモータを対象にステータコアに発生する電磁力を求め、モータの固有モードと連成させることにより音圧を評価する事例を示します。

電磁力

図1に電磁力分布を示します。ティース先端部で電磁力が強く出ていることがわかります。この結果から、ステータコアの径方向に強い力が生じると考えることができます。
図2にティース先端部の径方向における電磁力を周波数成分に分解した結果を示します。この結果から、400(Hz)の周波数成分が最も支配的となっていることがわかります。また、5,000(Hz)以上の周波数成分が非常に小さいことがわかります。

固有モード

3,600(Hz)付近の固有モードを図3に示します。3,600(Hz)付近にステータが楕円に変形するモードが存在することがわかります。この固有モード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。

加速度分布

固有モード解析にて確認した楕円に変形するモードが存在する3,600(Hz)の加速度分布を図4に示します。3,600(Hz)では電磁力と図3で示した固有モードの電磁共振が発生していることが確認できます。

音圧レベル分布

3,600(Hz)の音圧レベル分布をそれぞれ図5に示します。加速度分布と同じように、3,600(Hz)では電磁力と図3で示した固有モードの電磁共振が発生していることが確認できます。

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