4 – リアクトルの音圧解析

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概要

リアクトルは電気系統に関わる様々なシステムの中で利用されています。例えば、インバータとモータの間で電流脈動を平滑化する役割を担います。一方で、電磁力と固有振動数の共振現象で発生する音が問題となります。
対象とするリアクトルは磁気飽和を防ぐ目的で磁気回路内にギャップを有します。高周波電流と発生する磁界により、ギャップ付近に電磁力が発生し、この電磁加振力が振動、騒音を引き起こします。振動、騒音は、電磁加振力とトランスの固有モードが共振することで大きくなります。この現象を精度良く評価するためには、特に問題となる高周波における電磁力分布と固有モードを有限要素法で正確に把握する必要があります。
ここでは、スペーサの一部が剥がれた場合を想定し、リアクトルの音圧を評価する事例を示します。

電磁力分布

電磁力分布を図1に示します。スペーサの材質が非磁性体であることから、剥がれの有無によって磁気回路は変化しないため、スペーサの剥がれがある場合とない場合の電磁力分布は同じになります。
図1に示した電磁力分布より、ギャップ部に電磁力が集中していることがわかります。これはコアとギャップ部の空気の透磁率が異なるためです。

固有モード

図2に電磁力のもつ基本周波数10(kHz)付近における固有モードを示します。スペーサが剥がれたことにより10(kHz)付近の固有モードが異なることが分かります。

加速度分布

図3に加速度分布を示します。電磁力分布はスペーサの有無によって変わらないため、加速度分布の違いは固有モードの違いによるものです。スペーサの剥がれによって剥がれたスペーサ付近の振動が大きくなっていることがわかります。

音圧レベル分布

図4に音圧レベル分布を示します。スペーサの剥がれの有無によって、音圧レベル分布も異なります。
スペーサの剥がれなしの場合コアが上下に振動するのに対し、スペーサの剥がれありの場合は剥がれのあるギャップ部がブラケット長手方向に振動するため、分布が分散しています。また、剥がれありの場合の方が振動が大きいため、音圧レベルが大きくなっています。

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