DCブラシレスモータの振動・騒音について

質問

三相全波電流リニア方式のDCブラシレスモータの振動・騒音解析を行っています。周波数分析を行ったところ、700Hz成分の振動が大きく、騒音大となってしまいます。
この700Hz成分を抑えて騒音を低くしたいのですが、原因・追究の仕方を教えて下さい。
モータ仕様はアウターロータタイプで、コア6スロット、マグネット8極、軸受けを回転シャフトの上下に2つ持っています。
定格電圧12Vで回転数は2850rpm、電圧の上昇に伴いこの700Hz成分の値も大きくなっています。
どうか皆様よろしくお願いします。

回答No.5

noname#230359 · ベストアンサー

既に解決されてましたらご容赦下さい。

駆動周波数を変えても700Hz成分が出るということですので、電気的要因として、
コイル励磁振動も疑ってみてはいかがでしょう。
“三相全波電流リニア方式”ということですが、全波整流時の直流を滑らかにするため、インバータ（駆動回路）側にコンデンサ有りの場合、共振周波数：ｆは、

ｆ＝1/｛２PI√（Ｌ＊Ｃ）｝

　　Ｌ：インダクタンス
　　Ｃ：負荷の慣性コンデンサ

以上です。

ほんとうに電磁振動かどうか、他(機械的要因)の振動と区別する方法として、電源遮断直後の700Hzピークの挙動の確認をされてはいかがでしょうか？(タイミングは一瞬かもしれませんが...)

共振周波数の算出式に関しては、実物はもっと複雑な共振回路かもしれません。
ご容赦下さい。

お礼

回答ありがとうございます。
いえ、まだまだ解決しておりません。奮闘中です。
上式にて共振周波数を求める為、インダクタンス（巻き線コア）を計算で求めるのに四苦八苦しております。
円筒状コイルでしたら計算式に当てはめてすぐ出るのですが、コアの複雑な形状だと・・・。エイヤーで計算してみました。測定機もありませんので。
また透磁率も真空中では4π×10-7ですが、鉄の場合はもっと高いので、計算で約600倍と出たのですが・・・。
以上の方法で共振周波数を計算したら、600Hz前後となりましたのでコレかな？と思っています。コンデンサー容量を変えてみて700Hzが変動するかどうか、これから確認してみます。
ありがとうございました。

補足

Ｃ：コンデンサを２倍の容量にして測定してみました。
上の公式に当て嵌めれば、1／√2倍つまりは70%になるのでｆは490Hz付近に
変化すると思ったのですが、700Hzから全く微動だにしませんでした。
同じくＬ：インダクタンス（巻き線ターン数増）を増やし、再測定しましたが、700Hzから全く動きませんでした。
この共振周波数ではなかったのでしょうか？

回答No.6

noname#230359

貴殿の仰る通り、回転数に同期する周波数は、当然回転数が変化すれば変化します(回転次数成分)。ただ、回転させても700Hzに変化がないのであれば、それは何かの部材が共振していることが大いに考えられます。(実際は、ピーク高さは多少変化するでしょうが)　
モータの筐体自体が700Hzのあるモードで共振し、それが空気伝播音として聞こえることも考えられますし、もしかしたら、モータ以外で共振している可能性もあります。
今回の測定装置はどのようなものなのでしょうか？　その測定装置の部材が共振していませんか？　モータに注目しているから、モータからの音だと思いこんでいる場合もありますよ。それを切り分けるなら、モータ単体でまわしてみる。そうすると、モータ以外の部材の寄与率がわかります。
モータがボルト等をバネとして、グローバルなモーション(剛体モード)を引き起こし、それが加振源となり、他の部材を共振させていることもあるので、注意して下さい。また、モータ回転時にインパルス的な入力があったとしたら、それはまさしくハンマリングしているのと同じことになるので、広帯域の周波数が入力されます。

下でも書かれていましたが、やはりハンマリングによるモード解析をするのが先決かも知れませんね。700Hzの加振源はどこか？　これがわかれば万事解決でしょう。

回答No.4

noname#230359

>回転一次 2850/60=47.5Hz と700Hzというのがどうも結びつきません。
与えられた条件からのみで憶測すると

>モータ仕様はアウターロータタイプで、コア6スロット、マグネット8極、軸受けを回転シャフトの上下に2つ持っています。
２８５０ｒｐｍを誤差があるとして強引に２８００とみなして
２８００／６０＝４６．６７Hz
４６．６７＊６スロット＝２８０
２８０／８極＝３５
３５＊２次＝７００　

尚、上記計算根拠は何も有りません、単なる数字パズルとして見ただけです

>上司に聞けばスグ解析方法を教えてくれると思いますが、アッと言わせてみたかったので、
素直に上司に聞くべきでしょう
憶測ですが上司は”早く相談に来ないかなぁ”と待ってる可能性も
その場合注意しなければいけない事は　「全く分かりません教えてください」はダメ
「ここまでは考えたけれどここで行き詰りました、後どうすれば良いでしょうか？」

お礼

回答ありがとうございます。
私の計算では2850rpm/60×24(駆動波形分)=1140Hzで、ここにも確かに山が
あります。またこの2倍、3倍の2280Hz、3420Hzにも山があります。
これらは回転数の変動に伴い、周波数も変動しますが、最大ピークの700Hzは
回転数を変動させても700Hz固定なんです。

そうですね、上司に聞くときはそのように聞くことにします。しかしもう少し自分でも調べて見ます。ありがとうございました。

回答No.3

noname#230359

ハンマリングなどでモータ系の共振周波数を調べましたか？
700Hzというのは何次モードの振動でしたか？
まず考えられるのが磁気吸引力を加振力とする共振ですが、
回転一次 2850/60=47.5Hz と700Hzというのがどうも結びつきません。
他に考えられる加振源はありますか？

お礼

回答ありがとうございます。
私の計算では2850/60=47.5Hz,
47.5Hz×24(駆動波形分)=1140Hzで、確かにこの成分にも山が出ています。
またこの成分の2倍、3倍の2280Hz、3420Hzも出ています。
しかし700Hzが最大のピークなのです。
部品自体が小さいので700Hzに相当する固有振動を持っているものが考えにくいため、まだ調べていません。
念のため叩いて調べてみます。

回答No.2

noname#230359

上司をあっと言わせたいのであれば自分で勉強するしかありません。
ところで７００Hz成分というのはモーターの振動ですか？発生する音と振動の周波数が一致するとは限りません。
騒音の周波数分析をしたほうがいいです。

お礼

回答ありがとうございます。
全くおっしゃる通りです。まだまだ勉強が足りません。
700Hz成分はモータ自体から発生する振動です。騒音の周波数分析も行いましたが、同じく700Hzにピークがありピタリと一致してました。
もう少し色々調べて見ます。

回答No.1

noname#230359

すいません回答ではありません、この質問の目的ですが
御社でモータを内製していて、それの性能アップを目指しているのか？
市販モータを購入して、それの評価をしているのか？
で回答自体が変わってくると思います

つまり内製ならモータ構造そのものの変更は可能ですが
市販モータでは不可能
市販品で変更可能なのは負荷もしくは負荷との結合方式
またはサーボアンプのパラメータ

モータが自社製品であった場合
その期待する回答はライバル企業の超極秘機密事項と思うのですが？

お礼

読んで頂きありがとうございます。
モータは弊社で内製しています。色んなタイプを内製していますが、私が担当を受け持ったのが今回のモータです。
まだモータに携わって日が浅いものですから、どの様に解析すればわからなかったものですから質問させて頂きました。
よく何次成分はナニが原因である、と計算する方法があると思いますが、それを教えて欲しかったのです。自分で文献を調べましたがなかなか見当たりませんでした。
上司に聞けばスグ解析方法を教えてくれると思いますが、アッと言わせてみたかったので、なんとか自分で解決したかったので・・・。