概要

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、電磁力とモータの固有モードについて、各周波数および空間モードを詳細に把握する必要があります。
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2次の電磁力より計算した加速度を示します。また、ここで得られた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、図3と図4に示します。
プロットされた各加速度のうち、特に大きな値がいくつか確認できます。これら振動の加振力となっている電磁力は22次、26次、34次で、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加速度が大きくなっています。これは、電磁力の特定の周波数成分と特定の固有モードが強く共振していることを表します。
12(kHz)における22次、26次、34次の振動モードを図5に示します。全て四角形の振動モードが現れています。
ここで、電磁力の22次、26次、34次成分について、位相0(deg)における円筒座標R成分を加速度と同様にレーダーグラフで示すと、加速度と電磁力の分布に強い相関があることが確認できます（図6）。一方で、四角形モードの固有周波数に近い周波数成分を持ちながら、振動が小さい次数については、図7に示すように異なる空間モードを持っていることがわかります。