モーターコアの騒音対策について

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こちらの記事ではモーターコアの騒音対策について解説しています。騒音への対策が必要な理由に加え、対策方法をまとめました。

騒音対策の必要性

騒音や振動が発生している場合には、業務のパフォーマンスや快適性、耐久性において悪い影響を与える可能性が考えられます。高度な設計性能を備えているモーターコアを用いて振動と騒音の低減することで、業務環境の改善とともに使用する機械の寿命を延ばすことが期待できます。

騒音対策の方法について

静音性の高い電磁鋼板を用いる

騒音への対策を行いたいと考える場合、高い静音性を持つ電磁鋼板を用いる方法が考えられます。

例えば、JFEスチール株式会社が独自開発した「スーパーコア®」は、ケイ素（Si）含有率6.5％を実現した無方向性電磁鋼板です。高周波領域の鉄損が低いために機器を低発熱化・小型化できることに加えて、騒音や振動の原因となる磁歪をほぼゼロにすることによって、機器を大幅に低騒音化できます。このような電磁鋼板を用いることで、騒音への対策が行えます。

コギングトルクを抑える

現在使用されている多くのモーターにおいては、振動や騒音発生原因となる「トルクむら」という課題があります。

トルクむらが起こる要因のひとつとして、コギングトルクという現象がありますが、これはモーターを構成する鉄芯と永久磁石が作用し、電流が流れていない状態でもコツコツとした抵抗として感じられるものです。このコギングトルクを抑えることでモーターの出力を効率化でき、騒音や振動の低下につながります。

磁石の角度を変更する

コギングトルクを抑える方法としては、磁石の角度を変更する方法があります。例えば、コギングトルクを抑えるために磁石の角度を狭めて隙間を拡げた場合、コギングトルクが低下します。

ただし、一定の角度以上に狭めた場合には、逆にトルク変動が増加します。このようにコギングトルクを抑えるために磁石の角度を狭めると、磁石磁束が低下しトルク定数の低下につながります。

回転子磁気回路の適正化

モーターの性能を確保しながら、コギングトルクを抑える方法として、極対ごとにフラックスバリア形状を変えた回転子磁気回路が考案されています。

この方式では、磁石の両端に設けられたフラックスバリアのうち、外周側の内側を凸形状にしています。それぞれの極は極中心に対して線対象であり、極対内のN極とS極は同様のフラックスバリア形状を持っています。ここで適切なフラックスバリアの凸形状の組み合わせを選ぶことで、コギングトルクの低下につなげることができます。

磁石の極弧角・スロットピッチの適正化

コギングトルクを抑える方法として、ステータやロータにスキューを施す方法もありますが、この場合には生産性やトルク定数の低下、スラスト方向の力の発生などさまざまなデメリットが考えられます。そのためスキューを施さず、磁気回路を整えることによるコギングトルクの低下が期待されています。

コギングトルクの大きな原因として、コイルスロットによって固定子の磁気抵抗が断続的に変化するという点が挙げられます。これに対して磁石の極弧角とスロットピッチの適切な設計を行うことで、コギングトルクを抑えるという方法も考えられています。

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