概要
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複数の回転数で求め、そのモータの固有モードと連成させることにより加速度を評価します。また、電磁力と固有モードの周波数成分および空間モードを分析し、共振の要因を確認します。
固有モード
空間4次の四角形モードに注目します。固有モード解析の結果より、各振動モードの固有周波数を把握します。
四角形モードの結果を図1と表1に示します。
回転数-周波数-加速度グラフ
磁界過渡応答解析と構造周波数応答解析の連成解析を行い、ステータに生じる電磁力によって励起される振動の加速度を評価します。
図2に測定位置と位相0(deg)における加速度の円筒座標R成分をレーダーグラフで示します。グラフには測定例として、12,000(r/min)における、電磁力の基本次数（電気角2次）での振動加速度を示します。また、振動加速度の振幅を回転数と周波数の軸を持つグラフにプロットしたものを図3と図4に示します。
図3および図4より、電気角1周期を時間1次とすると、時間22、26、34次の成分の振動加速度が大きいことが確認できます。さらに、回転数が上がり四角形モードの固有周波数に近くなることで振動が大きくなっています。
ここで、12,000(r/min)における時間22、26、34次の振動モードを図5に示します。全て四角形の空間モードであることが確認できます。
図6に、12,000(r/min)におけるステータティースにはたらく電磁力を、時間および空間方向に2次元フーリエ変換した結果を示します。ここでは空間4次モードに着目しているため、スロット数24によるエイリアス成分を含めた空間4次成分のラインを黒の破線で示しています。また、注目する時間22、26、34次のラインを青の破線で示しています。黒の破線と青の破線が交差する点における電磁力成分が高い値を示しており、振動加速度と電磁力の分布には強い相関があることが確認できます。このことより、時間22、26、34次の空間4次モード振動は、電磁力により加振された結果であることが分かります。ここで実際に、振動加速度および電磁力の時間22、26、34次成分について、位相0(deg)における円筒座標R成分をレーダーグラフで示すと、いずれも空間4次のモードであることが確認できます（図7）。
