JP6441624B2 - Casing resonance suppression structure and electric motor - Google Patents

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Description

本発明は、原動機や変速機の外郭を構成し、所定の加振周波数で加振される筒状のケーシングの共振を抑制する技術に関する。   The present invention relates to a technique for configuring a casing of a prime mover or a transmission and suppressing resonance of a cylindrical casing that is vibrated at a predetermined vibration frequency.

例えば、原動機の一例としての電動機では、電動機の制御を行うための電気信号や各部位で発生する機械的振動によって、電動機の外郭を構成するケーシングが所定の加振周波数で加振されることがある。このような加振周波数が、ケーシングが有する固有周波数(固有振動数)に近い値であると、ケーシングが共振し、大きな騒音源となるおそれがある。同様の問題は、電動機のケーシングだけでなく、流体機械や内燃機関などの原動機のケーシング、あるいは減速機や増速機などの変速機のケーシングにおいても起こり得る。   For example, in a motor as an example of a prime mover, a casing constituting the outer shell of the motor may be vibrated at a predetermined excitation frequency by an electrical signal for controlling the motor and mechanical vibration generated in each part. is there. If such an excitation frequency is a value close to the natural frequency (natural frequency) of the casing, the casing may resonate and become a large noise source. The same problem may occur not only in the casing of the electric motor but also in the casing of a prime mover such as a fluid machine or an internal combustion engine, or in the casing of a transmission such as a speed reducer or a speed increaser.

このような問題を解決するため、例えば特許文献1に記載の電動機の騒音防止装置では、ケーシングに配設された軸受部に、ワッシャとゴム部材からなる振動吸収機構が設けられている。このような振動吸収機構を設けることで、軸受部に伝達される振動を吸収し、ケーシングに共振を誘引させないようにしている。   In order to solve such a problem, for example, in the noise prevention device for an electric motor described in Patent Document 1, a vibration absorbing mechanism including a washer and a rubber member is provided in a bearing portion disposed in the casing. By providing such a vibration absorbing mechanism, the vibration transmitted to the bearing portion is absorbed and resonance is not induced in the casing.

実開平6−41369号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-41369

ところで、ケーシングが筒状の場合には、断面が花びら形状に変形する固有モードが顕著に発生することが知られており、このような固有モードにおける共振を特に抑制する必要がある。そのために、特許文献1に記載の振動吸収機構を採用することも考えられるが、そうすると、ワッシャやゴム部材などの付加的な要素が必要となるため、構造が複雑化するとともに、組立が煩雑になるという課題があった。   By the way, when the casing is cylindrical, it is known that a natural mode in which the cross section is deformed into a petal shape occurs remarkably, and it is necessary to particularly suppress resonance in such a natural mode. For this reason, it is conceivable to employ the vibration absorbing mechanism described in Patent Document 1. However, since this requires additional elements such as washers and rubber members, the structure becomes complicated and the assembly is complicated. There was a problem of becoming.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、所定の加振周波数で加振される筒状のケーシングの共振を簡易な構成で抑制することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at suppressing the resonance of the cylindrical casing vibrated with a predetermined excitation frequency with a simple structure.

上記目的を達成するため、本発明にかかるケーシングの共振抑制構造は、原動機または変速機の外郭を構成し、所定の加振周波数で加振される筒状のケーシングの共振抑制構造であって、前記ケーシングの周方向の一部にリブが設けられており、前記リブが設けられた前記ケーシングが有する複数の固有モードのうち、前記加振周波数よりも低周波側で前記加振周波数に最も近い固有周波数を有する固有モードにおける節の位置に、前記リブが配置されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a resonance suppression structure for a casing according to the present invention is a resonance suppression structure for a cylindrical casing that forms an outer shell of a prime mover or a transmission and is vibrated at a predetermined excitation frequency. A rib is provided in a part of the casing in the circumferential direction, and among the plurality of natural modes of the casing provided with the rib, the closest to the excitation frequency on the lower frequency side than the excitation frequency The rib is arranged at the position of a node in the natural mode having the natural frequency.

筒状のケーシングは、断面が花びら形状に変形する複数の固有モードを有しており、各モードによって節の位置が異なる。本発明のように、リブが設けられたケーシングが有する複数の固有モードのうち、加振周波数よりも低周波側で加振周波数に最も近い固有周波数を有する固有モード(以下、「低次側モード」と称する)における節の位置にリブが配置されている場合、当該低次側モードではケーシングの変形に対するリブの影響は小さく、リブを設けない場合と比べて固有周波数はほとんど変化しない。一方、加振周波数を挟んで低次側モードよりも1つ高次側の固有モード(以下、「高次側モード」と称する)では、節以外の位置にリブが配置されていることになる。このため、ケーシングが大きく変形する位置にリブが存在することになり、ケーシングの実質的な剛性が増大し、リブを設けない場合と比べて高次側モードの固有周波数が高くなる。つまり、リブが低次側モードの節の位置に配置されていることで、低次側モードと高次側モードの固有周波数の間隔が広くなり、これらの固有周波数をともに加振周波数から遠ざけておくことができる。つまり、本発明によれば、ケーシングの周方向の一部にリブを設けるという簡易な構成で、ケーシングの共振を抑制することができる。   The cylindrical casing has a plurality of eigenmodes whose cross-section is deformed into a petal shape, and the position of the node differs depending on each mode. As in the present invention, among a plurality of eigenmodes of a casing provided with ribs, an eigenmode having a natural frequency closest to the excitation frequency on the lower frequency side than the excitation frequency (hereinafter referred to as “low-order mode”). In the low-order mode, the influence of the rib on the deformation of the casing is small, and the natural frequency hardly changes compared to the case where no rib is provided. On the other hand, in the eigenmode one higher than the low-order mode across the excitation frequency (hereinafter referred to as “high-order mode”), ribs are arranged at positions other than the nodes. . For this reason, a rib exists in the position where a casing deform | transforms greatly, the substantial rigidity of a casing increases, and the natural frequency of a higher-order mode becomes high compared with the case where a rib is not provided. In other words, the rib is placed at the position of the node of the low-order mode, so that the interval between the natural frequencies of the low-order mode and the high-order mode is widened, and both these natural frequencies are kept away from the excitation frequency. I can leave. That is, according to the present invention, the resonance of the casing can be suppressed with a simple configuration in which ribs are provided in a part of the circumferential direction of the casing.

本実施形態にかかる電動機を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electric motor concerning this embodiment. リブの周方向位置を示すケーシングの断面図である。It is sectional drawing of the casing which shows the circumferential direction position of a rib. 3次モードにおけるケーシングの変形を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the deformation | transformation of the casing in tertiary mode. 4次モードにおけるケーシングの変形を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the deformation | transformation of the casing in a 4th-order mode. 3次モードにおけるリブの位置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the position of the rib in a tertiary mode. 4次モードにおけるリブの位置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the position of the rib in a 4th mode. リブによるケーシングの固有周波数の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of change of a natural frequency of a casing by a rib. 第1実施例におけるケーシングの固有周波数の変化を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the change of the natural frequency of the casing in 1st Example. 第2実施例におけるケーシングの固有周波数の変化を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the change of the natural frequency of the casing in 2nd Example. 第3実施例におけるケーシングの固有周波数の変化を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the change of the natural frequency of the casing in 3rd Example.

本発明にかかるケーシングの共振抑制構造を電動機に適用した場合の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   An embodiment in which the casing resonance suppression structure according to the present invention is applied to an electric motor will be described with reference to the drawings.

(電動機の構成)
図1は、本実施形態にかかる電動機1を示す斜視図である。電動機1は、円筒状のケーシング10の内部に不図示の固定子や回転子が収容された状態で、ケーシング10の両端がカバー11、12により覆われることで構成されている。カバー11には軸受13が設けられており、軸受13により回転自在に支持された回転軸14が、カバー11から図中上方に突出している。
(Configuration of electric motor)
FIG. 1 is a perspective view showing an electric motor 1 according to the present embodiment. The electric motor 1 is configured such that both ends of the casing 10 are covered with covers 11 and 12 in a state where a stator and a rotor (not shown) are accommodated in a cylindrical casing 10. The cover 11 is provided with a bearing 13, and a rotating shaft 14 rotatably supported by the bearing 13 protrudes upward in the figure from the cover 11.

ケーシング10の外周面には、周方向に沿って延設されたリブ15が複数設けられている。図2は、リブ15の周方向位置を示すケーシング10の断面図である。図2に示すように、リブ15は周方向に60度ごとに等間隔に設けられており、全周で計6つのリブ15が配置されている。そして、6つのリブ15からなる列が、図1に示すように、周方向では同位置となるように、ケーシング10の軸方向に2列設けられている。リブ15によりケーシング10の共振が抑制される原理については、後で詳細に説明する。   A plurality of ribs 15 extending along the circumferential direction are provided on the outer peripheral surface of the casing 10. FIG. 2 is a sectional view of the casing 10 showing the circumferential position of the rib 15. As shown in FIG. 2, the ribs 15 are provided at regular intervals every 60 degrees in the circumferential direction, and a total of six ribs 15 are arranged on the entire circumference. As shown in FIG. 1, two rows of six ribs 15 are provided in the axial direction of the casing 10 so as to be in the same position in the circumferential direction. The principle that the resonance of the casing 10 is suppressed by the rib 15 will be described in detail later.

(各固有モードにおけるケーシングの変形)
円筒状のケーシング10は、軸方向に直交する断面が花びら形状に変形する複数の固有モードを有している。その一例として、図3Aに3次の固有モード(以下、「3次モード」と称する)におけるケーシング10の変形を、図3Bに4次の固有モード(以下、「4次モード」と称する)におけるケーシング10の変形を、それぞれ軸方向に直交する断面図で示している。なお、図3Aおよび図3Bでは、変形していない状態のケーシング10の位置を破線で図示している。また、リブ15の図示は省略している。
(Case deformation in each eigenmode)
The cylindrical casing 10 has a plurality of natural modes in which a cross section orthogonal to the axial direction is deformed into a petal shape. As an example, the deformation of the casing 10 in the third-order eigenmode (hereinafter referred to as “third-order mode”) is illustrated in FIG. 3A, and the fourth-order eigenmode (hereinafter referred to as “fourth-order mode”) in FIG. The deformation of the casing 10 is shown in cross-sectional views orthogonal to the axial direction. In FIGS. 3A and 3B, the position of the casing 10 that is not deformed is indicated by a broken line. The rib 15 is not shown.

図3Aに示すように、3次モードにおいては、ほとんど変位しない節10aが、周方向において60度ごとに等間隔に現れる。隣接する節10aの中間部は、いわゆる「腹」であり、最も振幅が大きくなる部位となっている。一方、図3Bに示すように、4次モードにおいては、ほとんど変位しない節10bが、周方向において45度ごとに等間隔に現れる。隣接する節10bの中間部は、いわゆる「腹」であり、最も振幅が大きくなる部位となっている。このように、何次の固有モードであるかによって節の位置は異なる。本実施形態は、3次モードにおける節10aの各位置にリブ15が配置されたものである。   As shown in FIG. 3A, in the third-order mode, the nodes 10a that are hardly displaced appear at regular intervals every 60 degrees in the circumferential direction. The middle part of the adjacent nodes 10a is a so-called “belly”, which is the part with the largest amplitude. On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the fourth-order mode, the nodes 10b that hardly displace appear at regular intervals every 45 degrees in the circumferential direction. The middle part of the adjacent nodes 10b is a so-called “belly”, which is the part with the largest amplitude. In this way, the position of the node varies depending on the order of the eigenmode. In the present embodiment, ribs 15 are arranged at each position of the node 10a in the tertiary mode.

(リブによるケーシングの固有周波数の変化)
図4Aは、3次モードにおけるリブ15の位置を模式的に示す断面図であり、図4Bは、4次モードにおけるリブ15の位置を模式的に示す断面図である。なお、図4Aおよび図4Bでは、リブ15を太線で示すとともに、変形していない状態のケーシング10の位置を破線で図示している。
(Change in casing natural frequency due to ribs)
4A is a cross-sectional view schematically showing the position of the rib 15 in the third-order mode, and FIG. 4B is a cross-sectional view schematically showing the position of the rib 15 in the fourth-order mode. In FIGS. 4A and 4B, the rib 15 is indicated by a thick line, and the position of the casing 10 in an undeformed state is indicated by a broken line.

リブ15は、3次モードにおける6つの節10aの各位置に設けられている。このため、図4Aから明らかなように、3次モードにおいては、もともとほとんど変位しない部位(節10aの近傍部位)にリブ15が設けられていることになり、リブ15を設けたことにより、ケーシング10の剛性が大きくなるということはほとんどない。その結果、リブ15を設ける前後において、3次モードにおける固有周波数(固有振動数)はほとんど変化しない。   The rib 15 is provided at each position of the six nodes 10a in the tertiary mode. For this reason, as is apparent from FIG. 4A, in the third-order mode, the rib 15 is originally provided in a portion that is hardly displaced (a portion in the vicinity of the node 10a). The rigidity of 10 is hardly increased. As a result, before and after the rib 15 is provided, the natural frequency (natural frequency) in the third-order mode hardly changes.

一方、4次モードにおける節10bの位置は、3次モードにおける節10aの位置と異なる。このため、3次モードにおける節10aの各位置に配置されたリブ15は、図4Bから明らかなように、4次モードでは変位が大きくなる部位(4次モードにおける節10b以外の部位)にも設けられていることになる。その結果、4次モードにおいては、リブ15を設けたことにより、ケーシング10の実質的な剛性が大きくなり、固有周波数も大幅に高くなる。   On the other hand, the position of the node 10b in the fourth-order mode is different from the position of the node 10a in the third-order mode. For this reason, the ribs 15 arranged at the respective positions of the nodes 10a in the third-order mode are also present in the parts where the displacement is large in the fourth-order mode (parts other than the nodes 10b in the fourth-order mode) as is clear from FIG. It will be provided. As a result, in the fourth-order mode, the provision of the rib 15 increases the substantial rigidity of the casing 10 and significantly increases the natural frequency.

図5は、リブ15によるケーシング10の固有周波数の変化の一例を示すグラフである。具体的には、3次モードにおける節10aの各位置にリブ15を設ける前後において、振動速度応答を計算した結果を示すグラフである。この結果から明らかなように、3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けると、3次モードの固有周波数はほとんど変化しないものの、4次モードの固有周波数は大幅に高くなっており、その結果として、3次モードと4次モードの固有周波数の間隔が広くなっている。以下に説明する各実施例は、このようなリブ15によるケーシング10の固有周波数の変化を利用し、ケーシング10の共振抑制を図ったものである。   FIG. 5 is a graph showing an example of changes in the natural frequency of the casing 10 due to the ribs 15. Specifically, it is a graph showing the result of calculating the vibration speed response before and after providing the rib 15 at each position of the node 10a in the tertiary mode. As is apparent from this result, when the rib 15 is provided at the position of the node 10a in the third-order mode, the natural frequency of the third-order mode hardly changes, but the natural frequency of the fourth-order mode is significantly increased. As a result, the interval between the natural frequencies of the third-order mode and the fourth-order mode is widened. Each embodiment described below uses such a change in the natural frequency of the casing 10 due to the ribs 15 to suppress the resonance of the casing 10.

(第1実施例)
図6は、第1実施例におけるケーシング10の固有周波数の変化を示す概念図であり、細線はリブ15を設ける前のケーシング10の振動応答を、太線はリブ15を設けた後のケーシング10の振動応答を示す。ここで説明する各実施例においては、ケーシング10に入力される加振周波数の一例として、キャリア周波数を挙げている。キャリア周波数とは、電動機1をPWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御する際に、不図示のインバータで出力電流(電圧)のパルス幅を決めるための変調波の周波数のことである。ケーシング10がキャリア周波数に近い固有周波数を有している場合、ケーシング10が共振し、高周波騒音が発生することが知られている。
(First embodiment)
FIG. 6 is a conceptual diagram showing changes in the natural frequency of the casing 10 in the first embodiment, where the thin line indicates the vibration response of the casing 10 before the rib 15 is provided, and the thick line indicates the casing 10 after the rib 15 is provided. The vibration response is shown. In each embodiment described here, the carrier frequency is cited as an example of the excitation frequency input to the casing 10. The carrier frequency is a frequency of a modulation wave for determining a pulse width of an output current (voltage) by an inverter (not shown) when the motor 1 is controlled by PWM (Pulse Width Modulation). It is known that when the casing 10 has a natural frequency close to the carrier frequency, the casing 10 resonates and high-frequency noise is generated.

まず、リブ15を設けていないケーシング10を対象に、数値計算や実験によるモード解析を実行する。モード解析を実行することで、ケーシング10が有する複数の固有モードにおける固有周波数や節の位置を把握することができる。第1実施例は、その結果、図6の細線で示されるように、キャリア周波数を挟むように3次モードと4次モードが存在し、かつ、4次モードの固有周波数がキャリア周波数に最も近い値となっているケースを対象とするものである。   First, mode analysis by numerical calculation or experiment is performed on the casing 10 without the ribs 15. By executing the mode analysis, it is possible to grasp the natural frequencies and the positions of the nodes in the plurality of natural modes of the casing 10. As a result, in the first embodiment, as shown by the thin line in FIG. 6, the third-order mode and the fourth-order mode exist so as to sandwich the carrier frequency, and the natural frequency of the fourth-order mode is closest to the carrier frequency. It is intended for cases with values.

このような場合には、3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けることで、3次モードの固有周波数はほとんど変化させず、4次モードの固有周波数を大幅に高くすることができる。その結果、図6の太線で示されるように、3次モードと4次モードの固有周波数の間隔が広がり、両モードの固有周波数ともキャリア周波数から十分に離れた値となる。よって、ケーシング10の共振を抑制することができる。   In such a case, by providing the rib 15 at the position of the node 10a in the third-order mode, the natural frequency of the third-order mode is hardly changed, and the natural frequency of the fourth-order mode can be significantly increased. As a result, as shown by the thick line in FIG. 6, the interval between the natural frequencies of the third-order mode and the fourth-order mode is widened, and the natural frequencies of both modes are sufficiently separated from the carrier frequency. Therefore, resonance of the casing 10 can be suppressed.

第1実施例のように、リブ15を設ける前のケーシング10が有する複数の固有モードのうち、キャリア周波数よりも高周波側でキャリア周波数に最も近い固有周波数を有する4次モードのほうが、キャリア周波数よりも低周波側でキャリア周波数に最も近い固有周波数を有する3次モードよりも、よりキャリア周波数に近い固有周波数を有する場合、3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けることで、ケーシング10の共振を抑制することが可能である。   As in the first embodiment, among the plurality of eigenmodes of the casing 10 before the rib 15 is provided, the fourth-order mode having the eigenfrequency closest to the carrier frequency on the higher frequency side than the carrier frequency is higher than the carrier frequency. In the case of having a natural frequency closer to the carrier frequency than the tertiary mode having the natural frequency closest to the carrier frequency on the low frequency side, by providing the rib 15 at the position of the node 10a in the tertiary mode, It is possible to suppress resonance.

(第2実施例)
第2実施例は、リブ15を設ける前にケーシング10の板厚を全体的に小さくする工程を有するものである。図7は、第2実施例におけるケーシング10の固有周波数の変化を示す概念図であり、細線は板厚を小さくする前かつリブ15を設ける前のケーシング10の振動応答を、破線は板厚を小さくした後かつリブ15を設ける前のケーシング10の振動応答を、太線は板厚を小さくした後かつリブ15を設けた後のケーシング10の振動応答を示す。
(Second embodiment)
The second embodiment has a step of reducing the overall thickness of the casing 10 before providing the rib 15. FIG. 7 is a conceptual diagram showing changes in the natural frequency of the casing 10 in the second embodiment, in which the thin line indicates the vibration response of the casing 10 before the plate thickness is reduced and before the rib 15 is provided, and the broken line indicates the plate thickness. The thin line shows the vibration response of the casing 10 after the thickness is reduced and before the rib 15 is provided, and the thick line shows the vibration response of the casing 10 after the thickness is reduced and the rib 15 is provided.

第2実施例は、モード解析の結果、図7の細線で示されるように、キャリア周波数を挟むように3次モードと4次モードが存在し、かつ、3次モードの固有周波数がキャリア周波数に最も近い値となっているケースを対象とするものである。このような場合に、第1実施例と同じように、3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けると、3次モードの固有周波数がキャリア周波数に近いままとなり、ケーシング10の共振を回避することができない。   In the second embodiment, as a result of the mode analysis, as shown by the thin line in FIG. 7, the third mode and the fourth mode exist so as to sandwich the carrier frequency, and the natural frequency of the third mode becomes the carrier frequency. The case with the closest value is targeted. In such a case, as in the first embodiment, if the rib 15 is provided at the position of the node 10a in the third-order mode, the natural frequency of the third-order mode remains close to the carrier frequency, and the resonance of the casing 10 is avoided. Can not do it.

そこで、このような場合には、一旦、ケーシング10の板厚を全体的に小さくして、ケーシング10の剛性を全体的に小さくすることで、図7の破線で示されるように、各固有モードにおける固有周波数を小さくする。こうして、3次モードの固有周波数をキャリア周波数から遠ざけた後、3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けることで、3次モードの固有周波数はほとんど変化させず、4次モードの固有周波数を大幅に高くすることができる。その結果、図7の太線で示されるように、3次モードと4次モードの固有周波数の間隔が広がり、両モードの固有周波数ともキャリア周波数から十分に離れた値となる。よって、ケーシング10の共振を抑制することができる。   Therefore, in such a case, by reducing the overall thickness of the casing 10 and reducing the rigidity of the casing 10 as a whole, as shown by the broken lines in FIG. Reduce the natural frequency at. Thus, after the natural frequency of the third-order mode is moved away from the carrier frequency, the natural frequency of the third-order mode is hardly changed by providing the rib 15 at the position of the node 10a in the third-order mode. Can be significantly increased. As a result, as shown by the thick line in FIG. 7, the interval between the natural frequencies of the third-order mode and the fourth-order mode is widened, and the natural frequencies of both modes are sufficiently separated from the carrier frequency. Therefore, resonance of the casing 10 can be suppressed.

第2実施例のように、リブ15を設ける前のケーシング10が有する複数の固有モードのうち、キャリア周波数よりも低周波側でキャリア周波数に最も近い固有周波数を有する3次モードのほうが、キャリア周波数よりも高周波側でキャリア周波数に最も近い固有周波数を有する4次モードよりも、よりキャリア周波数に近い固有周波数を有する場合、ケーシング10の板厚を全体的に小さくして、ケーシング10の剛性を全体的に小さくした後、3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けることで、ケーシング10の共振を抑制することが可能である。なお、ケーシング10の剛性を全体的に小さくする方法として、板厚を小さくする代わりに、ケーシング10の材料を弾性率の小さなものに変更することも有効である。   Of the plurality of eigenmodes of the casing 10 before the rib 15 is provided as in the second embodiment, the third-order mode having the eigenfrequency closest to the carrier frequency on the lower frequency side than the carrier frequency is the carrier frequency. When the natural frequency is closer to the carrier frequency than the fourth-order mode having the natural frequency closest to the carrier frequency on the higher frequency side, the plate thickness of the casing 10 is reduced as a whole to increase the rigidity of the casing 10 as a whole. After being reduced in size, resonance of the casing 10 can be suppressed by providing the rib 15 at the position of the node 10a in the tertiary mode. As a method of reducing the overall rigidity of the casing 10, it is also effective to change the material of the casing 10 to one having a small elastic modulus instead of reducing the plate thickness.

(第3実施例)
図8は、第3実施例におけるケーシング10の固有周波数の変化を示す概念図であり、細線はリブ15を設ける前のケーシング10の振動応答を、太線はリブ15を設けた後のケーシング10の振動応答を示す。第3実施例は、モード解析の結果、図8の細線で示されるように、キャリア周波数を挟むように4次モードと5次モードが存在し、かつ、4次モードの固有周波数がキャリア周波数に近い値となっているケースを対象とするものである。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a conceptual diagram showing changes in the natural frequency of the casing 10 in the third embodiment, where the thin line indicates the vibration response of the casing 10 before the rib 15 is provided, and the thick line indicates the casing 10 after the rib 15 is provided. The vibration response is shown. In the third embodiment, as a result of the mode analysis, as shown by a thin line in FIG. 8, the fourth and fifth modes exist so as to sandwich the carrier frequency, and the natural frequency of the fourth order mode becomes the carrier frequency. This is for cases where the values are close.

このような場合には、第2実施例と同様に、一旦、ケーシング10の全体の剛性を下げてから、4次モードの節の位置にリブを設けてもよい。しかし、第3実施例では、リブ15を設ける前にキャリア周波数に最も近いと把握された4次モードよりもさらに1つ低次側の3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けることで、ケーシング10の共振の回避を図っている。   In such a case, as in the second embodiment, the ribs may be provided at the nodes of the quaternary mode after the overall rigidity of the casing 10 is once lowered. However, in the third embodiment, the rib 15 is provided at the position of the node 10a in the third-order mode that is one order lower than the fourth-order mode that is known to be closest to the carrier frequency before the rib 15 is provided. The resonance of the casing 10 is avoided.

3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けることで、3次モードの固有周波数はほとんど変化させず、4次モードの固有周波数を大幅に高くすることができる。その結果、図8の太線で示されるように、3次モードと4次モードの固有周波数の間隔が広がり、両モードの固有周波数ともキャリア周波数から十分に離れた値となる。よって、ケーシング10の共振を抑制することができる。   By providing the rib 15 at the position of the node 10a in the third-order mode, the natural frequency of the third-order mode is hardly changed, and the natural frequency of the fourth-order mode can be significantly increased. As a result, as shown by the thick line in FIG. 8, the interval between the natural frequencies of the third-order mode and the fourth-order mode is widened, and the natural frequencies of both modes are sufficiently separated from the carrier frequency. Therefore, resonance of the casing 10 can be suppressed.

第3実施例のように、リブ15を設ける前のケーシング10が有する複数の固有モードのうち、キャリア周波数よりも低周波側でキャリア周波数に最も近い固有周波数を有する4次モードのほうが、キャリア周波数よりも高周波側でキャリア周波数に最も近い固有周波数を有する5次モードよりも、よりキャリア周波数に近い固有周波数を有する場合、4次モードよりもさらに1つ低次側の3次モードにおける節10aの位置にリブ15を設けることで、ケーシング10の共振を抑制することができる。   Of the plurality of eigenmodes of the casing 10 before the rib 15 is provided as in the third embodiment, the fourth-order mode having the eigenfrequency closest to the carrier frequency on the lower frequency side than the carrier frequency is the carrier frequency. In the case of having the natural frequency closer to the carrier frequency than the fifth order mode having the natural frequency closest to the carrier frequency on the higher frequency side, the node 10a in the third order mode which is one order lower than the fourth order mode. By providing the rib 15 at the position, resonance of the casing 10 can be suppressed.

(効果)
以上のように、いずれの実施例においても、結果としては、リブ15が設けられたケーシング10が有する複数の固有モードのうち、キャリア周波数よりも低周波側でキャリア周波数に最も近い固有周波数を有する3次モード(低次側モード)における節10aの位置にリブ15を設けたことになる。このように、3次モードにおける節10aの位置にリブ15が設けられている場合、3次モードではケーシング10の変形に対するリブ15の影響は小さく、リブ15を設けない場合と比べて固有周波数はほとんど変化しない。一方、キャリア周波数を挟んで3次モードよりも1つ高次側の4次モード(高次側モード)では、節10b以外の位置にリブ15が配置されていることになる。このため、ケーシング10が大きく変形する位置にリブ15が存在することになり、ケーシング10の実質的な剛性が増大し、リブ15を設けない場合と比べて4次モードの固有周波数が高くなる。つまり、リブ15が3次モードの節10aの位置に配置されていることで、3次モードと4次モードの固有周波数の間隔が広くなり、これらの固有周波数をともにキャリア周波数から遠ざけておくことができる。つまり、本実施形態によれば、ケーシング10の周方向の一部にリブを設けるという簡易な構成で、ケーシング10の共振を抑制することができる。
(effect)
As described above, in any of the embodiments, as a result, among the plurality of eigenmodes of the casing 10 provided with the rib 15, the eigenmode has a natural frequency closest to the carrier frequency on the lower frequency side than the carrier frequency. The rib 15 is provided at the position of the node 10a in the tertiary mode (low-order mode). Thus, when the rib 15 is provided at the position of the node 10a in the third-order mode, the influence of the rib 15 on the deformation of the casing 10 is small in the third-order mode, and the natural frequency is smaller than the case where the rib 15 is not provided. Almost no change. On the other hand, in the fourth-order mode (higher-order mode) that is one higher than the third-order mode across the carrier frequency, the ribs 15 are arranged at positions other than the node 10b. For this reason, the rib 15 exists in the position which the casing 10 deform | transforms greatly, the substantial rigidity of the casing 10 increases, and the natural frequency of a 4th-order mode becomes high compared with the case where the rib 15 is not provided. In other words, the rib 15 is arranged at the position of the node 10a of the third-order mode, so that the interval between the natural frequencies of the third-order mode and the fourth-order mode is widened, and both these natural frequencies are kept away from the carrier frequency. Can do. That is, according to the present embodiment, resonance of the casing 10 can be suppressed with a simple configuration in which ribs are provided in a part of the circumferential direction of the casing 10.

なお、ケーシング10の全周にわたって連続するリブを設けると、ケーシング10の剛性が全体的に増大し、3次モードおよび4次モードの両方において固有周波数が高くなり、両モードの固有周波数の間隔を広げることにはならない。つまり、上述の効果を得るためには、リブ15がケーシング10の周方向の一部のみに設けられていることが重要である。   In addition, when the rib which continues over the perimeter of the casing 10 is provided, the rigidity of the casing 10 increases as a whole, the natural frequency increases in both the third-order mode and the fourth-order mode, and the interval between the natural frequencies of both modes is increased. It will not spread. That is, in order to obtain the above-described effect, it is important that the ribs 15 are provided only in a part of the casing 10 in the circumferential direction.

また、本実施形態では、リブ15は、3次モードにおいて複数存在する節10aのうち少なくとも2つ以上に対して設けられている。このため、4次モードにおけるケーシング10の実質的な剛性がより増大し、3次モードと4次モードの固有周波数の間隔をさらに広げることができるので、確実にケーシング10の共振を抑制することができる。特に、本実施形態のように、リブ15を、複数の節10aのすべてに対して設けることで、このような効果が一層顕著となる。   In the present embodiment, the ribs 15 are provided for at least two or more of the plurality of nodes 10a existing in the tertiary mode. For this reason, the substantial rigidity of the casing 10 in the fourth-order mode is further increased, and the interval between the natural frequencies of the third-order mode and the fourth-order mode can be further increased, so that the resonance of the casing 10 can be reliably suppressed. it can. In particular, by providing the ribs 15 for all of the plurality of nodes 10a as in the present embodiment, such an effect becomes more remarkable.

また、本実施形態では、リブ15は、ケーシング10の軸方向にも複数設けられている。このため、4次モードにおけるケーシング10の実質的な剛性がより増大し、3次モードと4次モードの固有周波数の間隔をさらに広げることができるので、確実にケーシング10の共振を抑制することができる。   In the present embodiment, a plurality of ribs 15 are also provided in the axial direction of the casing 10. For this reason, the substantial rigidity of the casing 10 in the fourth-order mode is further increased, and the interval between the natural frequencies of the third-order mode and the fourth-order mode can be further increased, so that the resonance of the casing 10 can be reliably suppressed. it can.

(その他の実施形態)
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and the elements of the above embodiment can be appropriately combined or variously modified without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では、電動機1に対して本発明にかかるケーシングの共振抑制構造を適用した場合について説明したが、当該共振抑制構造は、流体機械(例えばポンプ)や内燃機関(例えばエンジン)などの原動機のケーシング、あるいは減速機や増速機などの変速機のケーシングに対して適用することも可能である。   For example, in the above embodiment, the case where the resonance suppression structure of the casing according to the present invention is applied to the electric motor 1 has been described. However, the resonance suppression structure may be a fluid machine (for example, a pump) or an internal combustion engine (for example, an engine). The present invention can also be applied to a casing of a prime mover or a casing of a transmission such as a speed reducer or a speed increaser.

また、本発明における加振周波数もキャリア周波数に限定されず、機械的振動によりケーシング10に入力される加振力の周波数を加振周波数としてもよい。例えば、電動機に関しては、キャリア周波数のほかに、モータ回転数(回転数×極数、回転数×スロット数)を加振周波数としてもよい。同様に、ポンプの場合はポンプ回転数(回転数×シリンダ数)を、エンジンの場合はエンジン爆発次数(回転数×気筒数/2)を、変速機の場合はギア噛み合い周波数(回転数×歯数)を、それぞれ加振周波数とすることが可能である。   In addition, the excitation frequency in the present invention is not limited to the carrier frequency, and the frequency of the excitation force input to the casing 10 by mechanical vibration may be used as the excitation frequency. For example, regarding the electric motor, in addition to the carrier frequency, the motor frequency (number of revolutions × number of poles, number of revolutions × number of slots) may be used as the excitation frequency. Similarly, in the case of a pump, the number of revolutions of the pump (the number of revolutions × the number of cylinders), in the case of an engine, the engine explosion order (the number of revolutions × the number of cylinders / 2), and in the case of a transmission, the gear meshing frequency (the number of revolutions × the number of teeth). The number) can be set as the excitation frequency.

また、上記実施形態では、ケーシング10を円筒状のものとした。しかしながら、ケーシング10の形状は筒状であれば、円筒状に限定されず、断面形状が多角形等のものであってもよい。   In the above embodiment, the casing 10 is cylindrical. However, the shape of the casing 10 is not limited to a cylindrical shape as long as it is cylindrical, and the cross-sectional shape may be a polygon or the like.

1:電動機(原動機)
10:ケーシング
10a:節
15:リブ
1: Electric motor
10: Casing 10a: Node 15: Rib

Claims (6)

原動機または変速機の外郭を構成し、所定の加振周波数で加振される筒状のケーシングの共振抑制構造であって、
前記ケーシングの周方向の一部にリブが設けられており、
前記リブが設けられた前記ケーシングが有する複数の固有モードのうち、前記加振周波数よりも低周波側で前記加振周波数に最も近い固有周波数を有する固有モードである低次側モードにおける節の位置に、前記リブが配置されており、
前記低次側モードよりも1つ高次側の固有モードの固有周波数は、前記加振周波数よりも大きいことを特徴とするケーシングの共振抑制構造。
Resonance suppression structure of a cylindrical casing that constitutes the outer shell of the prime mover or the transmission and is vibrated at a predetermined vibration frequency,
Ribs are provided in part of the circumferential direction of the casing,
Among the plurality of eigenmodes of the casing provided with the rib, the position of the node in the low-order mode which is the eigenmode having the eigenmode closest to the excitation frequency on the lower frequency side than the excitation frequency And the ribs are arranged ,
A resonance suppression structure for a casing , wherein a natural frequency of one higher-order eigenmode than the lower-order mode is greater than the excitation frequency .
前記節は複数存在しており、前記リブは、前記複数の節のうち少なくとも2つ以上に対して設けられている請求項1に記載のケーシングの共振抑制構造。   2. The casing resonance suppression structure according to claim 1, wherein there are a plurality of the nodes, and the ribs are provided for at least two of the plurality of nodes. 3. 前記リブは、前記複数の節のすべてに対して設けられている請求項2に記載のケーシングの共振抑制構造。   The resonance suppression structure for a casing according to claim 2, wherein the rib is provided for all of the plurality of nodes. 前記リブは、前記ケーシングの軸方向に複数設けられている請求項1ないし3のいずれか1項に記載のケーシングの共振抑制構造。   4. The casing resonance suppression structure according to claim 1, wherein a plurality of the ribs are provided in an axial direction of the casing. 5. 前記加振周波数は、前記原動機としての電動機をPWM制御する際のキャリア周波数である請求項1ないし4のいずれか1項に記載のケーシングの共振抑制構造。   5. The casing resonance suppression structure according to claim 1, wherein the excitation frequency is a carrier frequency when the motor as the prime mover is subjected to PWM control. 6. 請求項5に記載のケーシングの共振抑制構造を有する電動機。   An electric motor having the casing resonance suppression structure according to claim 5.
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