Panginginig ng boses at ingay ng permanenteng magnet motor |

Pag-aaral sa Impluwensya ng Stator Electromagnetic Force

Ang electromagnetic na ingay ng stator sa motor ay pangunahing apektado ng dalawang salik, ang electromagnetic excitation force at ang structural response at acoustic radiation na dulot ng kaukulang excitation force.Isang pagsusuri sa pananaliksik.

Ginamit ni Propesor ZQZhu mula sa University of Sheffield, UK, atbp. ang analytical method para pag-aralan ang electromagnetic force at ingay ng permanent magnet motor stator, ang teoretikal na pag-aaral ng electromagnetic force ng permanent magnet brushless motor, at ang vibration ng permanenteng magnet brushless DC motor na may 10 pole at 9 na puwang.Ang ingay ay pinag-aralan, ang relasyon sa pagitan ng electromagnetic na puwersa at ang lapad ng ngipin ng stator ay theoretically pinag-aralan, at ang relasyon sa pagitan ng torque ripple at ang mga resulta ng pag-optimize ng vibration at ingay ay nasuri.

Si Propesor Tang Renyuan at Song Zhihuan mula sa Shenyang University of Technology ay nagbigay ng kumpletong analytical method para pag-aralan ang electromagnetic force at ang harmonics nito sa permanent magnet motor, na nagbigay ng teoretikal na suporta para sa karagdagang pananaliksik sa teorya ng ingay ng permanent magnet motor.Ang pinagmumulan ng ingay ng electromagnetic vibration ay sinusuri sa paligid ng permanenteng magnet na sabaysabay na motor na pinapagana ng sine wave at ang frequency converter, ang katangian ng dalas ng air gap magnetic field, ang normal na electromagnetic na puwersa at ang vibration noise ay pinag-aralan, at ang dahilan para sa torque sinusuri ang ripple.Ang torque pulsation ay na-simulate at na-verify nang eksperimento gamit ang Element, at ang torque pulsation sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng slot-pole fit, pati na rin ang mga epekto ng haba ng air gap, pole arc coefficient, chamfered angle, at slot width sa torque pulsation ay nasuri. .

Ang electromagnetic radial force at tangential force model, at ang kaukulang modal simulation ay isinasagawa, ang electromagnetic force at vibration noise response ay sinusuri sa frequency domain at ang acoustic radiation model ay sinusuri, at ang kaukulang simulation at eksperimentong pananaliksik ay isinasagawa.Itinuturo na ang mga pangunahing mode ng permanenteng magnet motor stator ay ipinapakita sa figure.

Imahe

Ang pangunahing mode ng permanenteng magnet motor

Teknolohiya sa pag-optimize ng istraktura ng katawan ng motor

Ang pangunahing magnetic flux sa motor ay pumapasok sa air gap na radial, at bumubuo ng radial forces sa stator at rotor, na nagiging sanhi ng electromagnetic vibration at ingay.Kasabay nito, bumubuo ito ng tangential moment at axial force, na nagiging sanhi ng tangential vibration at axial vibration.Sa maraming pagkakataon, tulad ng mga asymmetric na motor o single-phase na motor, ang nabuong tangential vibration ay napakalaki, at madaling magdulot ng resonance ng mga bahagi na konektado sa motor, na nagreresulta sa radiated na ingay.Upang makalkula ang electromagnetic na ingay, at upang pag-aralan at kontrolin ang mga ingay na ito, kinakailangang malaman ang kanilang pinagmulan, na siyang puwersang alon na bumubuo ng panginginig ng boses at ingay.Para sa kadahilanang ito, ang pagsusuri ng electromagnetic force waves ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsusuri ng air-gap magnetic field.

Ipagpalagay na ang magnetic flux density wave na ginawa ng stator ay , at ang magnetic flux density wave Imahe

ginawa ng rotor ay Imahe

, kung gayon ang kanilang pinagsama-samang magnetic flux density wave sa air gap ay maaaring ipahayag bilang mga sumusunod:

Ang mga salik tulad ng stator at rotor slotting, winding distribution, input current waveform distortion, air-gap permeance fluctuation, rotor eccentricity, at ang parehong kawalan ng balanse ay maaaring humantong sa mekanikal na deformation at pagkatapos ay vibration.Ang space harmonics, time harmonics, slot harmonics, eccentricity harmonics at magnetic saturation ng magnetomotive force lahat ay bumubuo ng mas mataas na harmonics ng puwersa at torque.Lalo na ang radial force wave sa AC motor, ito ay kumikilos sa stator at rotor ng motor sa parehong oras at gumagawa ng magnetic circuit distortion.

Ang stator-frame at rotor-casing structure ay ang pangunahing pinagmumulan ng radiation ng ingay ng motor.Kung ang radial force ay malapit sa o katumbas ng natural na frequency ng stator-base system, magaganap ang resonance, na magdudulot ng deformation ng motor stator system at makabuo ng vibration at acoustic noise.

Sa karamihan ng mga kaso, Imahe

ang magnetostrictive ingay na dulot ng low-frequency 2f, high-order radial force ay bale-wala (f ay ang pangunahing frequency ng motor, p ay ang bilang ng mga pares ng poste ng motor).Gayunpaman, ang puwersa ng radial na sapilitan ng magnetostriction ay maaaring umabot sa halos 50% ng puwersa ng radial na sapilitan ng air-gap magnetic field.

Para sa isang motor na hinimok ng isang inverter, dahil sa pagkakaroon ng high-order time harmonics sa kasalukuyang ng stator windings nito, ang time harmonics ay bubuo ng karagdagang pulsating torque, na kadalasang mas malaki kaysa sa pulsating torque na nabuo ng space harmonics.malaki.Bilang karagdagan, ang boltahe ripple na nabuo ng rectifier unit ay ipinadala din sa inverter sa pamamagitan ng intermediate circuit, na nagreresulta sa isa pang uri ng pulsating torque.

Sa abot ng electromagnetic na ingay ng permanenteng magnet na kasabay na motor ay nababahala, ang puwersa ng Maxwell at magnetostrictive na puwersa ay ang pangunahing mga kadahilanan na nagdudulot ng panginginig ng boses at ingay ng motor.

Mga katangian ng panginginig ng boses ng stator ng motor

Ang electromagnetic na ingay ng motor ay hindi lamang nauugnay sa dalas, pagkakasunud-sunod at amplitude ng electromagnetic force wave na nabuo ng air gap magnetic field, ngunit nauugnay din sa natural na mode ng istraktura ng motor.Ang ingay ng electromagnetic ay pangunahing nabuo sa pamamagitan ng vibration ng motor stator at casing.Samakatuwid, ang paghula sa natural na dalas ng stator sa pamamagitan ng mga teoretikal na formula o simulation nang maaga, at pagsuray-suray sa electromagnetic force frequency at ang natural na frequency ng stator, ay isang epektibong paraan upang mabawasan ang electromagnetic na ingay.

Kapag ang dalas ng radial force wave ng motor ay katumbas o malapit sa natural na frequency ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng stator, magdudulot ng resonance.Sa oras na ito, kahit na ang amplitude ng radial force wave ay hindi malaki, ito ay magiging sanhi ng isang malaking vibration ng stator, at sa gayon ay bumubuo ng isang malaking electromagnetic na ingay.Para sa ingay ng motor, ang pinakamahalagang bagay ay pag-aralan ang mga natural na mode na may radial vibration bilang pangunahing, ang axial order ay zero, at ang spatial mode na hugis ay nasa ibaba ng ikaanim na order, tulad ng ipinapakita sa figure.

Imahe

Stator vibration form

Kapag sinusuri ang mga katangian ng panginginig ng boses ng motor, dahil sa limitadong impluwensya ng pamamasa sa hugis ng mode at dalas ng stator ng motor, maaari itong balewalain.Ang structural damping ay ang pagbabawas ng mga antas ng vibration malapit sa resonant frequency sa pamamagitan ng paglalapat ng mataas na energy dissipation mechanism, gaya ng ipinapakita, at isinasaalang-alang lamang sa o malapit sa resonant frequency.

Imahe

epekto ng pamamasa

Pagkatapos magdagdag ng mga windings sa stator, ang ibabaw ng windings sa iron core slot ay ginagamot ng barnis, ang insulating paper, varnish at copper wire ay nakakabit sa isa't isa, at ang insulating paper sa slot ay malapit ding nakakabit sa ngipin. ng ubod ng bakal.Samakatuwid, ang in-slot winding ay may partikular na stiffness na kontribusyon sa iron core at hindi maaaring ituring bilang karagdagang masa.Kapag ang paraan ng may hangganan na elemento ay ginagamit para sa pagsusuri, kinakailangan upang makakuha ng mga parameter na nagpapakilala sa iba't ibang mga mekanikal na katangian ayon sa materyal ng mga windings sa cogging.Sa panahon ng pagpapatupad ng proseso, subukan upang matiyak ang kalidad ng paglubog ng pintura, dagdagan ang pag-igting ng coil winding, pagbutihin ang higpit ng paikot-ikot at ang bakal na core, dagdagan ang tigas ng istraktura ng motor, dagdagan ang natural na dalas upang maiwasan resonance, bawasan ang amplitude ng vibration, at bawasan ang mga electromagnetic wave.ingay.

Ang natural na dalas ng stator pagkatapos na pinindot sa pambalot ay iba sa nag-iisang stator core.Ang casing ay maaaring makabuluhang mapabuti ang solid frequency ng stator structure, lalo na ang low-order solid frequency.Ang pagtaas ng mga rotational speed operating point ay nagpapataas ng kahirapan sa pag-iwas sa resonance sa disenyo ng motor.Kapag nagdidisenyo ng motor, ang pagiging kumplikado ng istraktura ng shell ay dapat mabawasan, at ang natural na dalas ng istraktura ng motor ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng naaangkop na pagtaas ng kapal ng shell upang maiwasan ang paglitaw ng resonance.Bilang karagdagan, napakahalaga na makatwirang itakda ang ugnayan ng contact sa pagitan ng stator core at ng casing kapag gumagamit ng finite element na pagtatantya.

Electromagnetic Analysis ng Motors

Bilang isang mahalagang tagapagpahiwatig ng electromagnetic na disenyo ng motor, ang magnetic density ay karaniwang maaaring sumasalamin sa gumaganang estado ng motor.Samakatuwid, una naming i-extract at suriin ang halaga ng magnetic density, ang una ay upang i-verify ang katumpakan ng simulation, at ang pangalawa ay upang magbigay ng isang batayan para sa kasunod na pagkuha ng electromagnetic force.Ang na-extract na motor magnetic density cloud diagram ay ipinapakita sa sumusunod na figure.

Imahe

Makikita mula sa cloud map na ang magnetic density sa posisyon ng magnetic isolation bridge ay mas mataas kaysa sa inflection point ng BH curve ng stator at rotor core, na maaaring maglaro ng mas mahusay na magnetic isolation effect.

Imahe

Air gap flux density curve

I-extract ang mga magnetic density ng motor air gap at posisyon ng ngipin, gumuhit ng curve, at makikita mo ang mga partikular na halaga ng motor air gap magnetic density at tooth magnetic density.Ang magnetic density ng ngipin ay isang tiyak na distansya mula sa inflection point ng materyal, na ipinapalagay na sanhi ng mataas na pagkawala ng bakal kapag ang motor ay dinisenyo sa mataas na bilis.

Pagsusuri ng Motor Modal

Batay sa modelo ng istruktura ng motor at grid, tukuyin ang materyal, tukuyin ang stator core bilang structural steel, at tukuyin ang casing bilang aluminum material, at magsagawa ng modal analysis sa motor sa kabuuan.Ang pangkalahatang mode ng motor ay nakuha tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba.

Imahe