Case

解析事例

モータの振動解析

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  • 製品名

    • JMAG

  • カテゴリー

    • 電磁界解析事例

  • 産業分野別

    概要

    JMAGの磁界－構造連成解析機能を利用したモータの振動解析事例を紹介します。モータに働く電磁力によって、振動が発生します。この振動はモータが共振することによる影響が大きいので、磁界解析とモード法による周波数応答解析の連成解析を実施し、電磁力モードと共振現象を把握します。周波数応答解析では、まず固有値解析を実行し、固有振動数、固有ベクトルを計算します。その後、固有モードと電磁力を連成し、モータの定常加振状態における応答を計算します。

    磁界解析の計算条件

     図 1に磁界解析の解析モデルを示します。4極12スロットIPMモータを1/4対称(反周期境界条件)の断面形状で2次元磁界解析を実施します。定常回転時のステータコアに働く電磁力を計算します。 

    • jmag-59_r1_c1
      図1 電磁力解析モデル
    構造解析の計算条件
     図 2に構造解析の解析モデルを示します。ケース、ステータコアをソリッド要素、シャフトをビーム要素、ロータコアを集中質量でモデル化します。シャフトの両端とケース間は剛体結合、その他の部品間は節点共有とします。拘束条件は、ボルト穴を固定とします。磁界解析で求めた電磁力分布を構造解析モデルのステータコアにマッピングします。 
    • jmag-59_r3_c1
      図2 構造解析モデル
    電磁力解析の解析結果
     電磁力分布の時刻歴データに対して、フーリエ変換を行うことによって、図 3に示すような周波数ごとの電磁力分布を得ます。この電磁力分布を振動解析モデルのステータコアにマッピングします。 
    • jmag-59_r5_c1
      図3 周波数ごとの電磁力モード
    振動解析の解析結果
     電磁力解析モデルで求めた電磁力と固有値計算で求めた固有モードを用いて、周波数応答解析を実施します。図 4に周波数－加速度特性と加速度が最大となる周波数における変形モードを示します。加速度が最大となり、1000Hzでケース・ステータコアが四角く潰れる変形モードであることが分かります。 
    • jmag-59_r7_c1
      図4 周波数-加速度特性と変形モード

     電磁力から振動までの一連の評価がJMAGで可能であり、磁界－構造連成解析機能はモータの振動対策に役立てられることがわかります。 

     

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