Na elektromagnetni hrup statorja v motorju vplivata predvsem dva dejavnika, elektromagnetna vzbujalna sila ter strukturni odziv in akustično sevanje, ki ga povzroča ustrezna vzbujalna sila.Pregled raziskave.
Profesor ZQZhu z Univerze v Sheffieldu v Združenem kraljestvu itd. je uporabil analitično metodo za preučevanje elektromagnetne sile in hrupa statorja motorja s trajnim magnetom, teoretično študijo elektromagnetne sile brezkrtačnega motorja s trajnim magnetom in vibracije trajnega magnetnega statorja magnet brezkrtačni DC motor z 10 poli in 9 režami.Proučuje se hrup, teoretično proučuje razmerje med elektromagnetno silo in širino zoba statorja ter analizira razmerje med valovitostjo navora in rezultati optimizacije vibracij in hrupa.Profesor Tang Renyuan in Song Zhihuan s tehnološke univerze Shenyang sta zagotovila popolno analitično metodo za preučevanje elektromagnetne sile in njenih harmonikov v motorju s trajnimi magneti, kar je zagotovilo teoretično podporo za nadaljnje raziskave teorije hrupa motorja s trajnimi magneti.Analiziran je vir hrupa elektromagnetnih vibracij okrog sinhronskega motorja s trajnim magnetom, ki ga napajata sinusni val in frekvenčni pretvornik, preučevana je značilna frekvenca magnetnega polja zračne reže, običajna elektromagnetna sila in hrup vibracij ter razlog za navor valovanje se analizira.Pulsiranje navora je bilo simulirano in eksperimentalno preverjeno z uporabo Elementa, pulziranje navora pri različnih pogojih prileganja drogu reže, pa tudi učinki dolžine zračne reže, koeficienta polovskega loka, poševnega kota in širine reže na pulziranje navora so bili analizirani .Izvedena sta model elektromagnetne radialne sile in tangencialne sile ter ustrezna modalna simulacija, elektromagnetna sila in odziv hrupa vibracij sta analizirana v frekvenčni domeni in analiziran je model akustičnega sevanja ter izvedena ustrezna simulacija in eksperimentalne raziskave.Poudarjeno je, da so glavni načini statorja motorja s trajnim magnetom prikazani na sliki.
Glavni način motorja s trajnimi magneti
Tehnologija optimizacije strukture motornega telesaGlavni magnetni tok v motorju vstopa v zračno režo v bistvu radialno in ustvarja radialne sile na statorju in rotorju, kar povzroča elektromagnetne vibracije in hrup.Hkrati ustvarja tangencialni moment in aksialno silo, kar povzroča tangencialne vibracije in aksialne vibracije.V mnogih primerih, na primer pri asimetričnih motorjih ali enofaznih motorjih, so ustvarjene tangencialne vibracije zelo velike in zlahka povzročijo resonanco komponent, povezanih z motorjem, kar povzroči oddani hrup.Za izračun elektromagnetnega šuma ter za analizo in nadzor teh zvokov je treba poznati njihov vir, ki je valovanje sile, ki ustvarja vibracije in hrup.Zaradi tega se analiza valovanja elektromagnetne sile izvaja z analizo magnetnega polja zračne reže.Ob predpostavki, da je val gostote magnetnega pretoka, ki ga proizvaja stator, in val gostote magnetnega pretokaki ga proizvaja rotor je, potem lahko njihov sestavljeni val gostote magnetnega pretoka v zračni reži izrazimo kot sledi:
Dejavniki, kot so reže statorja in rotorja, porazdelitev navitja, popačenje valovne oblike vhodnega toka, nihanje permeance zračne reže, ekscentričnost rotorja in isto neuravnoteženost, lahko povzročijo mehansko deformacijo in nato vibracije.Harmoniki prostora, časovni harmoniki, harmoniki rež, harmoniki ekscentričnosti in magnetna nasičenost magnetomotorne sile ustvarjajo višje harmonike sile in navora.Zlasti val radialne sile v AC motorju bo istočasno deloval na stator in rotor motorja in povzročil popačenje magnetnega vezja.Struktura okvirja statorja in ohišja rotorja je glavni vir sevanja hrupa motorja.Če je radialna sila blizu ali enaka naravni frekvenci sistema stator-osnova, bo prišlo do resonance, ki bo povzročila deformacijo sistema statorja motorja in ustvarila vibracije in akustični hrup.V večini primerov,magnetostrikcijski hrup, ki ga povzroča nizkofrekvenčna radialna sila visokega reda 2f, je zanemarljiv (f je osnovna frekvenca motorja, p je število parov polov motorja).Vendar lahko radialna sila, inducirana z magnetostrikcijo, doseže približno 50 % radialne sile, ki jo inducira magnetno polje zračne reže.Pri motorju, ki ga poganja pretvornik, bodo zaradi obstoja časovnih harmonikov visokega reda v toku njegovih statorskih navitij časovni harmoniki ustvarili dodaten pulzirajoči navor, ki je običajno večji od pulzirajočega navora, ki ga ustvarjajo prostorski harmoniki.velik.Poleg tega se valovanje napetosti, ki ga ustvari usmerniška enota, prenaša tudi na pretvornik skozi vmesno vezje, kar povzroči drugo vrsto pulzirajočega navora.Kar zadeva elektromagnetni hrup sinhronskega motorja s trajnimi magneti, sta Maxwellova sila in magnetostrikcijska sila glavna dejavnika, ki povzročata vibracije in hrup motorja.
Značilnosti vibracij statorja motorjaElektromagnetni šum motorja ni povezan le s frekvenco, vrstnim redom in amplitudo valovanja elektromagnetne sile, ki ga ustvarja magnetno polje zračne reže, ampak je povezan tudi z naravnim načinom strukture motorja.Elektromagnetni hrup nastaja predvsem zaradi tresljajev statorja in ohišja motorja.Zato je napovedovanje lastne frekvence statorja s pomočjo teoretičnih formul ali simulacij vnaprej in razporeditev frekvence elektromagnetne sile in lastne frekvence statorja učinkovito sredstvo za zmanjšanje elektromagnetnega šuma.Ko je frekvenca valovanja radialne sile motorja enaka ali blizu naravne frekvence določenega reda statorja, bo povzročena resonanca.V tem času, tudi če amplituda valovanja radialne sile ni velika, bo povzročila veliko vibracijo statorja in s tem ustvarila velik elektromagnetni šum.Za hrup motorja je najpomembnejše preučevanje naravnih načinov z radialnimi vibracijami kot glavnimi, aksialni red je nič, oblika prostorskega načina pa je pod šestim redom, kot je prikazano na sliki.
Oblika vibracij statorja
Pri analizi vibracijskih karakteristik motorja se lahko zaradi omejenega vpliva dušenja na obliko in frekvenco statorja motorja zanemari.Strukturno dušenje je zmanjšanje nivojev tresljajev blizu resonančne frekvence z uporabo mehanizma za visoko disipacijo energije, kot je prikazano, in se upošteva le pri ali blizu resonančne frekvence.
učinek dušenja
Po dodajanju navitij na stator je površina navitij v reži železnega jedra obdelana z lakom, izolacijski papir, lak in bakrena žica so pritrjeni drug na drugega, izolacijski papir v reži pa je tudi tesno pritrjen na zobe železnega jedra.Zato ima navitje v reži določen prispevek togosti k železnemu jedru in ga ni mogoče obravnavati kot dodatno maso.Kadar se za analizo uporablja metoda končnih elementov, je potrebno pridobiti parametre, ki karakterizirajo različne mehanske lastnosti glede na material navitij v zobniku.Med izvajanjem postopka poskušajte zagotoviti kakovost potopne barve, povečati napetost navitja tuljave, izboljšati tesnost navitja in železnega jedra, povečati togost strukture motorja, povečati lastno frekvenco, da se izognete resonanco, zmanjšajo amplitudo vibracij in zmanjšajo elektromagnetne valove.hrup.Lastna frekvenca statorja, potem ko je vtisnjen v ohišje, se razlikuje od frekvence posameznega statorskega jedra.Ohišje lahko znatno izboljša trdno frekvenco strukture statorja, zlasti nizko trdno frekvenco.Povečanje delovnih točk vrtilne hitrosti poveča težave pri izogibanju resonanci v zasnovi motorja.Pri načrtovanju motorja je treba čim bolj zmanjšati kompleksnost strukture lupine, naravno frekvenco strukture motorja pa je mogoče povečati z ustreznim povečanjem debeline lupine, da se prepreči pojav resonance.Poleg tega je pri uporabi ocene končnih elementov zelo pomembno razumno nastaviti kontaktno razmerje med statorskim jedrom in ohišjem.
Elektromagnetna analiza motorjevKot pomemben pokazatelj elektromagnetne zasnove motorja lahko magnetna gostota običajno odraža delovno stanje motorja.Zato najprej ekstrahiramo in preverimo vrednost magnetne gostote, najprej preverimo točnost simulacije, drugič pa zagotovimo osnovo za kasnejšo ekstrakcijo elektromagnetne sile.Diagram ekstrahiranega oblaka magnetne gostote motorja je prikazan na naslednji sliki.
Iz zemljevida oblaka je razvidno, da je magnetna gostota na položaju magnetnega izolacijskega mostu veliko višja od prevojne točke krivulje BH jedra statorja in rotorja, kar lahko igra boljši učinek magnetne izolacije.
Krivulja gostote toka zračne režeIzvlecite magnetne gostote zračne reže motorja in položaja zoba, narišite krivuljo in videli boste specifične vrednosti magnetne gostote zračne reže motorja in magnetne gostote zoba.Magnetna gostota zoba je določena razdalja od prevojne točke materiala, za katero se domneva, da je posledica velike izgube železa, ko je motor zasnovan pri visoki hitrosti.
Motorna modalna analizaNa podlagi modela strukture motorja in mreže definirajte material, definirajte statorsko jedro kot strukturno jeklo in definirajte ohišje kot aluminijasti material ter izvedite modalno analizo motorja kot celote.Celoten način delovanja motorja se dobi, kot je prikazano na spodnji sliki.
oblika načina prvega reda
oblika načina drugega reda
oblika načina tretjega reda
Analiza vibracij motorjaAnaliziran je harmonični odziv motorja, rezultati pospeševanja tresljajev pri različnih hitrostih pa so prikazani na spodnji sliki.
1000Hz radialni pospešek
1500Hz radialni pospešek
2000Hz radialni pospešekČas objave: 13. junij 2022