يتأثر الضجيج الكهرومغناطيسي للجزء الثابت في المحرك بشكل أساسي بعاملين، قوة الإثارة الكهرومغناطيسية والاستجابة الهيكلية والإشعاع الصوتي الناجم عن قوة الإثارة المقابلة. مراجعة للأبحاث.
استخدم البروفيسور ZQZhu من جامعة شيفيلد بالمملكة المتحدة وغيرها الطريقة التحليلية لدراسة القوة الكهرومغناطيسية والضوضاء للجزء الثابت من محرك المغناطيس الدائم، والدراسة النظرية للقوة الكهرومغناطيسية للمحرك بدون فرش ذو المغناطيس الدائم، واهتزاز المحرك الدائم محرك DC بدون فرش مغناطيسي مزود بـ 10 أقطاب و9 فتحات. تمت دراسة الضوضاء، ودراسة العلاقة بين القوة الكهرومغناطيسية وعرض سن الجزء الثابت نظريًا، وتحليل العلاقة بين تموج عزم الدوران ونتائج الاهتزاز والضوضاء الأمثل.قدم البروفيسور تانغ رين يوان وسونغ تشي هوان من جامعة شنيانغ للتكنولوجيا طريقة تحليلية كاملة لدراسة القوة الكهرومغناطيسية وتوافقياتها في محرك المغناطيس الدائم، مما قدم الدعم النظري لمزيد من الأبحاث حول نظرية الضوضاء لمحرك المغناطيس الدائم.يتم تحليل مصدر ضوضاء الاهتزاز الكهرومغناطيسي حول المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم الذي يتم تشغيله بواسطة الموجة الجيبية ومحول التردد، ويتم دراسة التردد المميز للمجال المغناطيسي لفجوة الهواء، والقوة الكهرومغناطيسية العادية وضوضاء الاهتزاز، وسبب عزم الدوران يتم تحليل تموج. تمت محاكاة نبض عزم الدوران والتحقق منه تجريبيًا باستخدام العنصر، وتم تحليل نبض عزم الدوران في ظل ظروف ملائمة لعمود الفتحة المختلفة، بالإضافة إلى تأثيرات طول فجوة الهواء، ومعامل قوس القطب، والزاوية المشطوفة، وعرض الفتحة على نبض عزم الدوران .يتم تنفيذ القوة الشعاعية الكهرومغناطيسية ونموذج القوة العرضية، والمحاكاة المشروطة المقابلة، ويتم تحليل القوة الكهرومغناطيسية واستجابة ضوضاء الاهتزاز في مجال التردد ويتم تحليل نموذج الإشعاع الصوتي، ويتم إجراء المحاكاة والأبحاث التجريبية المقابلة. يشار إلى أن الأوضاع الرئيسية للجزء الثابت لمحرك المغناطيس الدائم موضحة في الشكل.
الوضع الرئيسي لمحرك المغناطيس الدائم
تكنولوجيا تحسين هيكل جسم المحركيدخل التدفق المغناطيسي الرئيسي في المحرك إلى فجوة الهواء بشكل شعاعي بشكل كبير، ويولد قوى شعاعية على الجزء الثابت والدوار، مما يسبب الاهتزاز والضوضاء الكهرومغناطيسية.في نفس الوقت، فإنه يولد عزمًا عرضيًا وقوة محورية، مما يسبب اهتزازًا عرضيًا واهتزازًا محوريًا.في العديد من المناسبات، مثل المحركات غير المتماثلة أو المحركات أحادية الطور، يكون الاهتزاز العرضي المتولد كبيرًا جدًا، ومن السهل إحداث رنين للمكونات المتصلة بالمحرك، مما يؤدي إلى ضوضاء مشعة.ومن أجل حساب الضوضاء الكهرومغناطيسية، وتحليل هذه الضوضاء والسيطرة عليها، لا بد من معرفة مصدرها، وهو موجة القوة التي تولد الاهتزازات والضوضاء.ولهذا السبب، يتم تحليل موجات القوة الكهرومغناطيسية من خلال تحليل المجال المغناطيسي للفجوة الهوائية.بافتراض أن موجة كثافة التدفق المغناطيسي التي ينتجها الجزء الثابت هي موجة كثافة التدفق المغناطيسيالتي ينتجها الدوار هو، فيمكن التعبير عن موجة كثافة التدفق المغناطيسي المركبة في فجوة الهواء على النحو التالي:
عوامل مثل شق الجزء الثابت والعضو الدوار، وتوزيع اللف، وتشويه شكل موجة تيار الدخل، وتقلب نفاذية فجوة الهواء، والاختلاف المركزي للعضو الدوار، ونفس عدم الاتزان، يمكن أن تؤدي جميعها إلى تشوه ميكانيكي ومن ثم اهتزاز. التوافقيات الفضائية، التوافقيات الزمنية، التوافقيات الفاصلة، التوافقيات اللامركزية، والتشبع المغناطيسي للقوة الدافعة المغناطيسية، كلها تولد توافقيات أعلى للقوة وعزم الدوران. خاصة موجة القوة الشعاعية في محرك التيار المتردد، ستعمل على الجزء الثابت والدوار للمحرك في نفس الوقت وتنتج تشويهًا للدائرة المغناطيسية.يعد هيكل الجزء الثابت وهيكل غلاف الدوار مصدر الإشعاع الرئيسي لضوضاء المحرك.إذا كانت القوة الشعاعية قريبة أو مساوية للتردد الطبيعي لنظام قاعدة الجزء الثابت، فسيحدث رنين، مما سيؤدي إلى تشوه نظام الجزء الثابت للمحرك ويولد اهتزازًا وضوضاء صوتية.في معظم الحالات،الضوضاء المغنطيسية الناتجة عن التردد المنخفض 2f، القوة الشعاعية عالية الترتيب لا تذكر (f هو التردد الأساسي للمحرك، p هو عدد أزواج أقطاب المحرك). ومع ذلك، فإن القوة الشعاعية الناجمة عن التضيق المغناطيسي يمكن أن تصل إلى حوالي 50٪ من القوة الشعاعية الناجمة عن المجال المغناطيسي للفجوة الهوائية.بالنسبة للمحرك الذي يتم تشغيله بواسطة عاكس، نظرًا لوجود توافقيات زمنية عالية الترتيب في تيار ملفات الجزء الثابت، فإن توافقيات الوقت ستولد عزم دوران نابض إضافي، والذي عادة ما يكون أكبر من عزم الدوران النابض الناتج عن توافقيات الفضاء. كبير.بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا نقل تموج الجهد الناتج عن وحدة المقوم إلى العاكس من خلال الدائرة المتوسطة، مما يؤدي إلى نوع آخر من عزم الدوران النابض.بقدر ما يتعلق الأمر بالضوضاء الكهرومغناطيسية للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم، فإن قوة ماكسويل وقوة التقبض المغناطيسي هي العوامل الرئيسية التي تسبب اهتزاز المحرك والضوضاء.
خصائص اهتزاز الجزء الثابت للمحركلا تتعلق الضوضاء الكهرومغناطيسية للمحرك فقط بتردد وترتيب وسعة موجة القوة الكهرومغناطيسية الناتجة عن المجال المغناطيسي لفجوة الهواء، ولكنها تتعلق أيضًا بالوضع الطبيعي لهيكل المحرك.تتولد الضوضاء الكهرومغناطيسية بشكل أساسي عن طريق اهتزاز الجزء الثابت للمحرك والغلاف.ولذلك، فإن التنبؤ بالتردد الطبيعي للجزء الثابت من خلال الصيغ النظرية أو عمليات المحاكاة مقدمًا، وموازنة تردد القوة الكهرومغناطيسية والتردد الطبيعي للجزء الثابت، يعد وسيلة فعالة لتقليل الضوضاء الكهرومغناطيسية.عندما يكون تردد موجة القوة الشعاعية للمحرك مساويًا أو قريبًا من التردد الطبيعي لترتيب معين للجزء الثابت، فسوف يحدث رنين.في هذا الوقت، حتى لو لم يكن سعة موجة القوة الشعاعية كبيرة، فإنها ستتسبب في اهتزاز كبير للجزء الثابت، وبالتالي توليد ضوضاء كهرومغناطيسية كبيرة.بالنسبة للضوضاء الحركية، فإن أهم شيء هو دراسة الأوضاع الطبيعية التي يكون فيها الاهتزاز الشعاعي هو الوضع الرئيسي، والترتيب المحوري صفر، وشكل الوضع المكاني أقل من الترتيب السادس، كما هو موضح في الشكل.
شكل اهتزاز الجزء الثابت
عند تحليل خصائص اهتزاز المحرك، نظرًا للتأثير المحدود للتخميد على شكل الوضع وتردد الجزء الثابت للمحرك، يمكن تجاهل ذلك.التخميد الهيكلي هو تقليل مستويات الاهتزاز بالقرب من تردد الرنين من خلال تطبيق آلية تبديد الطاقة العالية، كما هو موضح، ويتم أخذه في الاعتبار عند تردد الرنين أو بالقرب منه فقط.
تأثير التخميد
بعد إضافة اللفات إلى الجزء الثابت، تتم معالجة سطح اللفات الموجودة في فتحة القلب الحديدي بالورنيش، ويتم ربط الورق العازل والورنيش والأسلاك النحاسية ببعضها البعض، كما يتم أيضًا ربط الورق العازل الموجود في الفتحة بشكل وثيق بالأسنان من قلب الحديد .لذلك، فإن اللف الموجود داخل الفتحة له مساهمة معينة في الصلابة في قلب الحديد ولا يمكن معاملته ككتلة إضافية.عند استخدام طريقة العناصر المحدودة للتحليل، من الضروري الحصول على المعلمات التي تميز الخواص الميكانيكية المختلفة وفقًا لمواد اللفات الموجودة في التروس.أثناء تنفيذ العملية، حاول التأكد من جودة طلاء الغمس، وزيادة شد ملف الملف، وتحسين إحكام اللف والقلب الحديدي، وزيادة صلابة هيكل المحرك، وزيادة التردد الطبيعي لتجنب الرنين، وتقليل سعة الاهتزاز، وتقليل الموجات الكهرومغناطيسية. ضوضاء.يختلف التردد الطبيعي للجزء الثابت بعد الضغط عليه في الغلاف عن التردد الموجود في قلب الجزء الثابت المفرد. يمكن للغلاف أن يحسن بشكل كبير التردد الصلب لهيكل الجزء الثابت، وخاصة التردد الصلب ذو الترتيب المنخفض. زيادة نقاط التشغيل في سرعة الدوران تزيد من صعوبة تجنب الرنين في تصميم المحرك.عند تصميم المحرك، يجب تقليل تعقيد هيكل الغلاف إلى الحد الأدنى، ويمكن زيادة التردد الطبيعي لهيكل المحرك عن طريق زيادة سمك الغلاف بشكل مناسب لتجنب حدوث الرنين.بالإضافة إلى ذلك، من المهم جدًا ضبط علاقة الاتصال بشكل معقول بين قلب الجزء الثابت والغلاف عند استخدام تقدير العناصر المحدودة.
التحليل الكهرومغناطيسي للمحركاتكمؤشر مهم للتصميم الكهرومغناطيسي للمحرك، يمكن أن تعكس الكثافة المغناطيسية عادة حالة عمل المحرك.لذلك، نقوم أولاً باستخراج قيمة الكثافة المغناطيسية والتحقق منها، الأول هو التحقق من دقة المحاكاة، والثاني هو توفير أساس لاستخراج القوة الكهرومغناطيسية لاحقًا.يظهر الرسم البياني لسحابة الكثافة المغناطيسية للمحرك المستخرج في الشكل التالي.
يمكن أن نرى من الخريطة السحابية أن الكثافة المغناطيسية عند موضع جسر العزل المغناطيسي أعلى بكثير من نقطة انعطاف منحنى BH للجزء الثابت والدوار، والتي يمكن أن تلعب تأثير عزل مغناطيسي أفضل.
منحنى كثافة تدفق الفجوة الهوائيةاستخرج الكثافة المغناطيسية لفجوة هواء المحرك وموضع الأسنان، وارسم منحنى، ويمكنك رؤية القيم المحددة للكثافة المغناطيسية لفجوة هواء المحرك والكثافة المغناطيسية للأسنان. تكون الكثافة المغناطيسية للسن على مسافة معينة من نقطة انعطاف المادة، والتي يُفترض أنها ناجمة عن فقدان الحديد العالي عندما يتم تصميم المحرك بسرعة عالية.
تحليل الوسائط الحركيةاستنادًا إلى نموذج هيكل المحرك والشبكة، حدد المادة، وحدد قلب الجزء الثابت على أنه فولاذ هيكلي، وحدد الغلاف على أنه مادة ألومنيوم، وقم بإجراء تحليل مشروط على المحرك ككل.يتم الحصول على الوضع العام للمحرك كما هو موضح في الشكل أدناه.
شكل الوضع من الدرجة الأولى
شكل الوضع من الدرجة الثانية
شكل الوضع من الدرجة الثالثة
تحليل الاهتزازات الحركيةيتم تحليل الاستجابة التوافقية للمحرك، وتظهر نتائج تسارع الاهتزاز عند سرعات مختلفة في الشكل أدناه.