Na elektromagnetnu buku statora u motoru uglavnom utječu dva faktora, sila elektromagnetne pobude i strukturalni odgovor i akustičko zračenje uzrokovano odgovarajućom pobudnom silom.Pregled istraživanja.
Profesor ZQZhu sa Univerziteta Sheffield, UK, itd. koristio je analitičku metodu za proučavanje elektromagnetske sile i buke statora motora s permanentnim magnetom, teoretsko proučavanje elektromagnetne sile motora bez četkica s permanentnim magnetom i vibracije trajnog magnet DC motor bez četkica sa 10 polova i 9 utora.Proučava se šum, teoretski se proučava odnos između elektromagnetne sile i širine zupca statora, a analizira se i odnos talasanja momenta i rezultata optimizacije vibracija i buke.Profesor Tang Renyuan i Song Zhihuan sa Tehnološkog univerziteta Shenyang pružili su potpunu analitičku metodu za proučavanje elektromagnetske sile i njenih harmonika u motoru s permanentnim magnetom, što je pružilo teorijsku podršku za dalja istraživanja teorije buke motora s permanentnim magnetom.Analiziran je izvor buke elektromagnetnih vibracija oko sinhronog motora s permanentnim magnetom koji napaja sinusni val i frekventni pretvarač, proučava se karakteristična frekvencija magnetskog polja zračnog raspora, normalna elektromagnetska sila i vibracijski šum, te razlog za nastanak momenta. analizira se talasanje.Pulsacija momenta je simulirana i eksperimentalno verificirana korištenjem Elementa, a analizirano je pulsiranje momenta pod različitim uvjetima uklapanja utor-pola, kao i efekti dužine zračnog raspora, koeficijenta polarnog luka, iskošenog ugla i širine proreza na pulsiranje momenta. .Proveden je model elektromagnetske radijalne sile i tangencijalne sile i odgovarajuća modalna simulacija, analiziran je odziv elektromagnetske sile i vibracijskog šuma u frekvencijskom domenu i analiziran je model akustičkog zračenja, te se izvode odgovarajuća simulacija i eksperimentalna istraživanja.Ističe se da su glavni načini rada statora motora s permanentnim magnetom prikazani na slici.
Glavni način rada motora s permanentnim magnetom
Tehnologija optimizacije strukture karoserije motoraGlavni magnetni tok u motoru ulazi u zračni raspor uglavnom radijalno i stvara radijalne sile na stator i rotor, uzrokujući elektromagnetne vibracije i šum.Istovremeno, stvara tangencijalni moment i aksijalnu silu, uzrokujući tangencijalne vibracije i aksijalne vibracije.U mnogim prilikama, kao što su asimetrični motori ili jednofazni motori, generirana tangencijalna vibracija je vrlo velika i lako je izazvati rezonanciju komponenti povezanih s motorom, što rezultira zračenom bukom.Da bi se izračunao elektromagnetni šum, te da bi se te buke analizirale i kontrolisale, potrebno je poznavati njihov izvor, a to je val sile koji stvara vibracije i šum.Iz tog razloga, analiza talasa elektromagnetne sile se vrši analizom magnetnog polja vazdušnog zazora.Uz pretpostavku da je val gustine magnetskog fluksa koji proizvodi stator , a val gustine magnetskog fluksaproizvodi rotor je, tada se njihov kompozitni talas gustine magnetnog fluksa u vazdušnom procepu može izraziti na sledeći način:
Faktori kao što su prorez statora i rotora, distribucija namotaja, izobličenje valnog oblika ulazne struje, fluktuacija propusnosti zračnog raspora, ekscentricitet rotora i ista neravnoteža mogu dovesti do mehaničke deformacije, a zatim i do vibracija.Prostorni harmonici, vremenski harmonici, harmonici utora, harmonici ekscentriciteta i magnetsko zasićenje magnetomotorne sile stvaraju više harmonike sile i momenta.Posebno radijalni val sile u AC motoru, on će djelovati na stator i rotor motora u isto vrijeme i proizvoditi izobličenje magnetskog kruga.Struktura okvira statora i kućišta rotora je glavni izvor zračenja motora.Ako je radijalna sila blizu ili jednaka prirodnoj frekvenciji sistema stator-baza, doći će do rezonancije, što će uzrokovati deformaciju sistema statora motora i stvoriti vibracije i akustičnu buku.U većini slučajeva,magnetostriktivni šum uzrokovan niskofrekventnom radijalnom silom visokog reda 2f je zanemariv (f je osnovna frekvencija motora, p je broj parova polova motora).Međutim, radijalna sila inducirana magnetostrikcijom može doseći oko 50% radijalne sile inducirane magnetnim poljem zračnog raspora.Za motor koji pokreće inverter, zbog postojanja vremenskih harmonika visokog reda u struji njegovih namotaja statora, vremenski harmonici će generirati dodatni pulsirajući moment, koji je obično veći od pulsirajućeg momenta koji stvaraju prostorni harmonici.veliki.Osim toga, valovitost napona koju stvara ispravljačka jedinica također se prenosi na pretvarač kroz međukrug, što rezultira drugom vrstom pulsirajućeg momenta.Što se tiče elektromagnetne buke sinhronog motora s permanentnim magnetima, Maxwellova sila i magnetostriktivna sila su glavni faktori koji uzrokuju vibracije i šum motora.
Karakteristike vibracija statora motoraElektromagnetski šum motora nije povezan samo s frekvencijom, redoslijedom i amplitudom vala elektromagnetne sile generiranog magnetnim poljem zračnog raspora, već je povezan i sa prirodnim načinom strukture motora.Elektromagnetni šum uglavnom nastaje vibracijama statora motora i kućišta.Stoga je predviđanje prirodne frekvencije statora putem teoretskih formula ili simulacija unaprijed, te određivanje frekvencije elektromagnetne sile i prirodne frekvencije statora, efikasno sredstvo za smanjenje elektromagnetne buke.Kada je frekvencija radijalnog vala sile motora jednaka ili bliska prirodnoj frekvenciji određenog reda statora, doći će do rezonancije.U ovom trenutku, čak i ako amplituda talasa radijalne sile nije velika, to će uzrokovati veliku vibraciju statora, stvarajući tako veliki elektromagnetni šum.Za buku motora najvažnije je proučavanje prirodnih modova sa radijalnom vibracijom kao glavnom, aksijalni red je nula, a oblik prostornog moda je ispod šestog reda, kao što je prikazano na slici.
Oblik vibracije statora
Prilikom analize vibracijskih karakteristika motora, zbog ograničenog utjecaja prigušenja na oblik i frekvenciju statora motora, može se zanemariti.Strukturno prigušivanje je smanjenje nivoa vibracija blizu rezonantne frekvencije primjenom mehanizma velike disipacije energije, kao što je prikazano, i razmatra se samo na ili blizu rezonantne frekvencije.
efekat prigušenja
Nakon dodavanja namotaja u stator, površina namotaja u prorezu gvozdene jezgre se tretira lakom, izolacioni papir, lak i bakarna žica su pričvršćeni jedni na druge, a izolacioni papir u utoru je takođe usko pričvršćen za zube gvozdenog jezgra.Stoga, namotaj u utoru ima određeni doprinos krutosti željeznom jezgru i ne može se tretirati kao dodatna masa.Kada se za analizu koristi metoda konačnih elemenata, potrebno je dobiti parametre koji karakterišu različita mehanička svojstva prema materijalu namotaja u zupcu.Tokom implementacije procesa, pokušajte osigurati kvalitet boje za potapanje, povećati napetost namotaja zavojnice, poboljšati nepropusnost namotaja i željezne jezgre, povećati krutost strukture motora, povećati prirodnu frekvenciju kako biste izbjegli rezonanciju, smanjuju amplitudu vibracija i smanjuju elektromagnetne talase.buka.Prirodna frekvencija statora nakon utiskivanja u kućište razlikuje se od frekvencije jednog jezgra statora.Kućište može značajno poboljšati čvrstu frekvenciju strukture statora, posebno čvrstu frekvenciju nižeg reda.Povećanje radnih točaka brzine rotacije povećava poteškoće izbjegavanja rezonancije u dizajnu motora.Prilikom projektovanja motora, složenost strukture ljuske treba minimizirati, a prirodna frekvencija strukture motora može se povećati odgovarajućim povećanjem debljine omotača kako bi se izbjegla pojava rezonancije.Osim toga, vrlo je važno razumno postaviti kontaktni odnos između jezgre statora i kućišta kada se koristi procjena konačnih elemenata.
Elektromagnetska analiza motoraKao važan pokazatelj elektromagnetnog dizajna motora, magnetna gustina obično može odražavati radno stanje motora.Stoga prvo izdvajamo i provjeravamo vrijednost magnetske gustoće, prvo je da provjerimo tačnost simulacije, a drugo je da pružimo osnovu za naknadno izvlačenje elektromagnetne sile.Izvučeni dijagram oblaka magnetne gustine motora prikazan je na sljedećoj slici.
Iz mape oblaka se može vidjeti da je magnetna gustina na poziciji magnetskog izolacionog mosta mnogo veća od tačke pregiba BH krive jezgra statora i rotora, što može imati bolji efekat magnetske izolacije.
Kriva gustine protoka vazdušnog rasporaIzdvojite magnetnu gustinu zračnog raspora motora i položaj zubaca, nacrtajte krivulju i možete vidjeti specifične vrijednosti magnetne gustine zračnog raspora motora i magnetne gustine zuba.Magnetna gustina zuba je određena udaljenost od tačke savijanja materijala, za koju se pretpostavlja da je uzrokovana velikim gubitkom gvožđa kada je motor projektovan na velikoj brzini.
Motorna modalna analizaNa osnovu modela strukture motora i mreže, definirajte materijal, definirajte jezgro statora kao konstrukcijski čelik, a kućište definirajte kao aluminijski materijal i izvršite modalnu analizu motora u cjelini.Ukupni način rada motora se dobija kao što je prikazano na donjoj slici.
oblik prvog reda
oblik drugog reda
oblik oblika trećeg reda
Analiza vibracija motoraAnaliziran je harmonijski odziv motora, a rezultati vibracionog ubrzanja pri različitim brzinama prikazani su na donjoj slici.