Undersøgelse af indflydelsen af stators elektromagnetiske kraft
Den elektromagnetiske støj fra statoren i motoren påvirkes hovedsageligt af to faktorer, den elektromagnetiske excitationskraft og den strukturelle reaktion og akustiske stråling forårsaget af den tilsvarende excitationskraft. En gennemgang af forskningen.
Professor ZQZhu fra University of Sheffield, UK, etc. brugte den analytiske metode til at studere den elektromagnetiske kraft og støj fra permanentmagnetmotorens stator, den teoretiske undersøgelse af den elektromagnetiske kraft af den permanentmagnet børsteløse motor og vibrationen af den permanente magnetmotor. magnet børsteløs DC motor med 10 poler og 9 slots. Støjen studeres, sammenhængen mellem den elektromagnetiske kraft og statortandbredden undersøges teoretisk, og sammenhængen mellem drejningsmomentrippel og optimeringsresultaterne af vibrationer og støj analyseres.Professor Tang Renyuan og Song Zhihuan fra Shenyang University of Technology leverede en komplet analytisk metode til at studere den elektromagnetiske kraft og dens harmoniske i permanentmagnetmotoren, hvilket gav teoretisk støtte til yderligere forskning i støjteorien for permanentmagnetmotoren.Den elektromagnetiske vibrationsstøjkilde analyseres omkring den permanentmagnetiske synkronmotor drevet af sinusbølgen og frekvensomformeren, den karakteristiske frekvens af luftgabets magnetfelt, den normale elektromagnetiske kraft og vibrationsstøjen studeres, og årsagen til drejningsmomentet krusning analyseres. Drejningsmomentpulseringen blev simuleret og verificeret eksperimentelt ved hjælp af elementet, og momentpulseringen under forskellige spalte-pol-tilpasningsforhold, såvel som virkningerne af luftspaltslængde, polbuekoefficient, affaset vinkel og spaltebredde på momentpulseringen blev analyseret .Den elektromagnetiske radiale kraft- og tangentielle kraftmodel, og den tilsvarende modale simulering udføres, den elektromagnetiske kraft og vibrationsstøjresponsen analyseres i frekvensdomænet og den akustiske strålingsmodel analyseres, og den tilsvarende simulering og eksperimentel forskning udføres. Det påpeges, at hovedtilstandene for permanentmagnetmotorstatoren er vist på figuren.
Den vigtigste tilstand af permanent magnet motor
MotorkropstrukturoptimeringsteknologiDen magnetiske hovedflux i motoren går ind i luftgabet i det væsentlige radialt og genererer radiale kræfter på statoren og rotoren, hvilket forårsager elektromagnetiske vibrationer og støj.Samtidig genererer den tangentiel moment og aksial kraft, hvilket forårsager tangentiel vibration og aksial vibration.I mange tilfælde, såsom asymmetriske motorer eller enfasede motorer, er den genererede tangentielle vibration meget stor, og det er let at forårsage resonans af komponenter forbundet til motoren, hvilket resulterer i udstrålet støj.For at beregne elektromagnetisk støj, og for at analysere og kontrollere disse støj, er det nødvendigt at kende deres kilde, som er den kraftbølge, der genererer vibrationer og støj.Af denne grund udføres analysen af elektromagnetiske kraftbølger gennem analysen af luftgabets magnetfelt.Det antages, at den magnetiske fluxtæthedsbølge produceret af statoren er , og den magnetiske fluxtæthedsbølgeproduceret af rotoren er, så kan deres sammensatte magnetiske fluxtæthedsbølge i luftgabet udtrykkes som følger:
Faktorer som stator- og rotorslidsning, viklingsfordeling, indgangsstrømbølgeformsforvrængning, luftgabpermeansfluktuation, rotorexcentricitet og den samme ubalance kan alle føre til mekanisk deformation og derefter vibration. Rumharmonikken, tidsharmonikken, slotharmonikken, excentricitetsharmonikken og magnetisk mætning af magnetomotorisk kraft genererer alle højere harmoniske kraft og drejningsmoment. Især den radiale kraftbølge i AC-motoren, den vil virke på motorens stator og rotor på samme tid og producere magnetisk kredsløbsforvrængning.Statorrammen og rotorhusets struktur er hovedstrålingskilden til motorstøj.Hvis den radiale kraft er tæt på eller lig med den naturlige frekvens af stator-base-systemet, vil der opstå resonans, hvilket vil forårsage deformation af motorens statorsystem og generere vibrationer og akustisk støj.I de fleste tilfælde,den magnetostriktive støj forårsaget af den lavfrekvente 2f, højordens radiale kraft er ubetydelig (f er motorens grundfrekvens, p er antallet af motorpolpar). Imidlertid kan den radiale kraft induceret af magnetostriktion nå omkring 50% af den radiale kraft induceret af luftgabets magnetfelt.For en motor drevet af en inverter vil tidsharmonikken på grund af eksistensen af højordens tidsharmoniske i strømmen af dens statorviklinger generere yderligere pulserende drejningsmoment, som normalt er større end det pulserende drejningsmoment, der genereres af rumharmonikken. stor.Derudover overføres den spændingsrippel, der genereres af ensretterenheden, også til inverteren gennem mellemkredsløbet, hvilket resulterer i en anden form for pulserende drejningsmoment.For så vidt angår den elektromagnetiske støj fra permanent magnet synkronmotor, er Maxwell kraft og magnetostriktiv kraft de vigtigste faktorer, der forårsager motorvibrationer og støj.
Motorstator vibrationsegenskaberMotorens elektromagnetiske støj er ikke kun relateret til frekvensen, rækkefølgen og amplituden af den elektromagnetiske kraftbølge genereret af luftgabets magnetfelt, men også relateret til motorstrukturens naturlige tilstand.Elektromagnetisk støj genereres hovedsageligt af vibrationer fra motorstatoren og huset.Derfor er forudsigelse af statorens naturlige frekvens gennem teoretiske formler eller simuleringer på forhånd og forskydning af den elektromagnetiske kraftfrekvens og statorens egenfrekvens et effektivt middel til at reducere elektromagnetisk støj.Når frekvensen af motorens radiale kraftbølge er lig med eller tæt på den naturlige frekvens af en bestemt rækkefølge af statoren, vil der blive forårsaget resonans.På dette tidspunkt, selvom amplituden af den radiale kraftbølge ikke er stor, vil det forårsage en stor vibration af statoren og derved generere en stor elektromagnetisk støj.For motorstøj er det vigtigste at studere de naturlige tilstande med radial vibration som hoved, den aksiale orden er nul, og den rumlige tilstandsform er under sjette orden, som vist på figuren.
Stator vibrationsform
Når man analyserer motorens vibrationsegenskaber, på grund af dæmpningens begrænsede indflydelse på motorstatorens tilstandsform og frekvens, kan det ignoreres.Strukturel dæmpning er reduktionen af vibrationsniveauer nær resonansfrekvensen ved at anvende en højenergiafledningsmekanisme, som vist, og betragtes kun ved eller tæt på resonansfrekvensen.
dæmpende effekt
Efter tilføjelse af viklinger til statoren behandles overfladen af viklingerne i jernkernespalten med lak, isoleringspapiret, lak og kobbertråd er fastgjort til hinanden, og isoleringspapiret i slidsen er også tæt fastgjort til tænderne af jernkernen.Derfor har in-slot viklingen et vist stivhedsbidrag til jernkernen og kan ikke behandles som en ekstra masse.Når finite element-metoden anvendes til analyse, er det nødvendigt at opnå parametre, der karakteriserer forskellige mekaniske egenskaber i henhold til materialet af viklingerne i tandhjulet.Under implementeringen af processen skal du prøve at sikre kvaliteten af dyppemalingen, øge spændingen af spoleviklingen, forbedre tætheden af viklingen og jernkernen, øge stivheden af motorstrukturen, øge den naturlige frekvens for at undgå resonans, reducere vibrationsamplituden og reducere elektromagnetiske bølger. støj.Statorens naturlige frekvens efter at være blevet presset ind i huset er forskellig fra den enkelte statorkernes. Huset kan forbedre statorstrukturens faste frekvens betydeligt, især den faste frekvens af lav orden. Forøgelsen af rotationshastighedens driftspunkter øger vanskeligheden ved at undgå resonans i motordesign.Når motoren designes, skal kompleksiteten af skalstrukturen minimeres, og motorstrukturens naturlige frekvens kan øges ved passende at øge tykkelsen af skallen for at undgå forekomsten af resonans.Derudover er det meget vigtigt at indstille kontaktforholdet mellem statorkernen og foringsrøret med rimelighed, når der anvendes finite element estimering.
Elektromagnetisk analyse af motorerSom en vigtig indikator for motorens elektromagnetiske design kan den magnetiske tæthed normalt afspejle motorens arbejdstilstand.Derfor udtrækker og kontrollerer vi først den magnetiske tæthedsværdi, den første er at verificere nøjagtigheden af simuleringen, og den anden er at give et grundlag for den efterfølgende ekstraktion af elektromagnetisk kraft.Det ekstraherede motormagnetiske tæthedsskydiagram er vist i følgende figur.
Det kan ses fra skykortet, at den magnetiske tæthed ved positionen af den magnetiske isolationsbro er meget højere end bøjningspunktet for BH-kurven for statoren og rotorkernen, hvilket kan spille en bedre magnetisk isolationseffekt.
Luftspalte flux tæthedskurveUdtræk de magnetiske tætheder af motorluftspalten og tandpositionen, tegn en kurve, og du kan se de specifikke værdier for motorluftgabets magnetiske tæthed og tandmagnetiske densitet. Tandens magnetiske tæthed er en vis afstand fra materialets bøjningspunkt, hvilket formodes at være forårsaget af det store jerntab, når motoren er designet med høj hastighed.
Motorisk modal analyseBaseret på motorstrukturmodellen og gitteret skal du definere materialet, definere statorkernen som konstruktionsstål og definere huset som aluminiumsmateriale og udføre modal analyse på motoren som helhed.Motorens overordnede tilstand opnås som vist i figuren nedenfor.
første ordens tilstandsform
andenordens tilstandsform
tredjeordens tilstandsform
Motor vibrationsanalyseMotorens harmoniske respons analyseres, og resultaterne af vibrationsacceleration ved forskellige hastigheder er vist i figuren nedenfor.