電動モーターの騒音は、空力騒音源、機械騒音源、電磁騒音源の3つに分類できます。近年、電磁騒音源の影響に対する注目が高まっています。その主な理由は次の2つです。(a) 小型および中型モーター、特に定格出力1.5kW未満のモーターの場合、電磁騒音が音響場を支配します。(b) このタイプの騒音は、主にモーターの製造後に磁気特性を変更するのが難しいことに起因します。
これまでの研究では、パルス幅変調電流が内部永久磁石同期モータードライブの音響ノイズ挙動に与える影響、巻線、フレーム、含浸がステーター共振周波数に与える影響、コアクランプ圧力、巻線、ウェッジ、歯の形状、温度などがさまざまなタイプのモーターのステーターの振動挙動に与える影響など、さまざまな要因がモーターノイズに与える影響が広く調査されてきました。
しかし、ステータコアの積層に関しては、積層を締め付けるとコアの剛性が増し、場合によってはショックアブソーバーとして機能することが分かっているものの、モーターの振動挙動への影響は十分に研究されていません。ほとんどの研究では、モデリングの複雑さと計算負荷を軽減するために、ステータコアを厚くて均一な円筒形のコアとしてモデル化しています。
マギル大学の研究者 Issah Ibrahim 氏と彼のチームは、多数のモーターのサンプルを分析して、積層および非積層ステータコアがモーターの騒音に与える影響を研究しました。彼らは、実際のモーターの測定された幾何学的寸法と材料特性に基づいて CAD モデルを構築し、参照モデルとして 4 極 12 スロットの永久磁石同期モーター (IPMSM) を使用しました。積層ステータコアのモデリングは、Simcenter 3D の積層モデルツールボックスを使用して完了しました。このツールボックスは、減衰係数、積層方法、層間許容値、接着剤のせん断応力と法線応力などのパラメーターを含むメーカーの仕様に従って設定されました。モーターから放出される音響ノイズを正確に評価するために、彼らは、ステータと流体の結合を可能にする効率的な音響モデルを開発し、既存のステータ構造の周囲の音響流体をモデル化して、IPM モーターの周囲の音響場を分析しました。
研究者らは、積層ステータコアの振動モードは、同じモーター形状の非積層ステータコアに比べて共振周波数が低いことを観察しました。動作中に頻繁に共振するにもかかわらず、積層ステータコアモーター設計の音圧レベルは予想よりも低く、相関係数値が 0.9 を超えていることは、音響研究用の積層ステータのモデリングの計算コストは、代替モデルを使用して同等の固体ステータコアの音圧レベルを正確に推定することで削減できることを示しています。
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