234 – 誘導電動機の振動特性解析

モデルデータ

概要

誘導電動機は構造が簡単で、安価、堅牢、高効率のため古くから一般産業用に広く利用されています。しかし近年、公害問題や工場などの作業環境改善がより一層叫ばれるようになり、誘導機から生じる騒音も問題視されるようになってきています。誘導電動機に働く電磁力はトルクを生み出す源ですが、同時にモータ自身の加振力となって電磁騒音を生じます。
電磁力による騒音・振動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、誘導機の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。

固有モード

極数に依存した振動モードに注目します。4極のモデルを使用しますので、四角形の振動モードを確認すると、3,700(Hz)付近にこのモードが存在することが分かります。変形の様子を図1に示します。

電磁力により生じた周波数ごとの加速度

図2に回転時の電磁力によって生じた加速度の周波数依存性を示します。評価箇所は図に示すケースの一辺を選び、各ポイントの実効値から最大値を抽出して、その周波数の評価値としています。図1に示した固有モード付近の3,700(Hz)で加速度が最大となっているのが確認でき、共振が起きていると考えられます。

四角形の固有モードにおける加速度・音圧分布

3,700(Hz)での加速度及び音圧レベルを図3と図4にそれぞれ示します。共振により加速度・音圧レベルともに値が高いことが見て取れます。また両者の分布において、固有モードの空間的な特徴を反映していることが確認できます。

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