Étude sur l'influence de la force électromagnétique du stator Le bruit électromagnétique du stator du moteur est principalement affecté par deux facteurs, la force d'excitation électromagnétique et la réponse structurelle et le rayonnement acoustique provoqués par la force d'excitation correspondante. Une revue de la recherche.
Le professeur ZQZhu de l'Université de Sheffield, Royaume-Uni, etc. a utilisé la méthode analytique pour étudier la force électromagnétique et le bruit du stator du moteur à aimant permanent, l'étude théorique de la force électromagnétique du moteur sans balai à aimant permanent et la vibration du moteur permanent. Moteur CC sans balais à aimant avec 10 pôles et 9 emplacements. Le bruit est étudié, la relation entre la force électromagnétique et la largeur des dents du stator est étudiée théoriquement, et la relation entre l'ondulation du couple et les résultats d'optimisation des vibrations et du bruit est analysée. Les professeurs Tang Renyuan et Song Zhihuan de l'Université de technologie de Shenyang ont fourni une méthode analytique complète pour étudier la force électromagnétique et ses harmoniques dans le moteur à aimant permanent, qui a fourni un support théorique pour des recherches plus approfondies sur la théorie du bruit du moteur à aimant permanent.La source de bruit de vibration électromagnétique est analysée autour du moteur synchrone à aimant permanent alimenté par l'onde sinusoïdale et le convertisseur de fréquence, la fréquence caractéristique du champ magnétique de l'entrefer, la force électromagnétique normale et le bruit de vibration sont étudiés, ainsi que la raison du couple. l'ondulation est analysée. La pulsation de couple a été simulée et vérifiée expérimentalement à l'aide de l'élément, et la pulsation de couple dans différentes conditions d'ajustement fente-pôle, ainsi que les effets de la longueur de l'entrefer, du coefficient d'arc polaire, de l'angle chanfreiné et de la largeur de la fente sur la pulsation de couple ont été analysés. . Le modèle de force radiale électromagnétique et de force tangentielle, ainsi que la simulation modale correspondante, sont réalisés, la force électromagnétique et la réponse au bruit de vibration sont analysées dans le domaine fréquentiel et le modèle de rayonnement acoustique est analysé, et la simulation et la recherche expérimentale correspondantes sont réalisées. Il convient de souligner que les principaux modes du stator du moteur à aimant permanent sont représentés sur la figure. 
Le mode principal du moteur à aimant permanent
Technologie d'optimisation de la structure de la carrosserie du moteur Le flux magnétique principal dans le moteur pénètre dans l'entrefer sensiblement radialement et génère des forces radiales sur le stator et le rotor, provoquant des vibrations et du bruit électromagnétiques.En même temps, il génère un moment tangentiel et une force axiale, provoquant des vibrations tangentielles et axiales.Dans de nombreuses occasions, comme dans le cas des moteurs asymétriques ou des moteurs monophasés, la vibration tangentielle générée est très importante et il est facile de provoquer une résonance des composants connectés au moteur, entraînant un bruit rayonné.Afin de calculer le bruit électromagnétique, puis d'analyser et de contrôler ces bruits, il est nécessaire de connaître leur source, qui est l'onde de force qui génère des vibrations et du bruit.Pour cette raison, l’analyse des ondes de force électromagnétiques est réalisée à travers l’analyse du champ magnétique de l’entrefer. En supposant que l'onde de densité de flux magnétique produite par le stator est , et l'onde de densité de flux magnétique
produit par le rotor est
, alors leur onde composite de densité de flux magnétique dans l'entrefer peut être exprimée comme suit :
Des facteurs tels que l'encochement du stator et du rotor, la répartition des enroulements, la distorsion de la forme d'onde du courant d'entrée, la fluctuation de la perméance de l'entrefer, l'excentricité du rotor et le même déséquilibre peuvent tous conduire à une déformation mécanique puis à des vibrations. Les harmoniques spatiales, les harmoniques temporelles, les harmoniques de fente, les harmoniques d'excentricité et la saturation magnétique de la force magnétomotrice génèrent toutes des harmoniques plus élevées de force et de couple. En particulier l'onde de force radiale dans le moteur à courant alternatif, elle agira simultanément sur le stator et le rotor du moteur et produira une distorsion du circuit magnétique. La structure du bâti du stator et du carter du rotor constitue la principale source de rayonnement du bruit du moteur.Si la force radiale est proche ou égale à la fréquence propre du système stator-base, une résonance se produira, ce qui provoquera une déformation du système statorique du moteur et générera des vibrations et du bruit acoustique. Dans la plupart des cas,
le bruit magnétostrictif provoqué par la force radiale basse fréquence 2f d'ordre élevé est négligeable (f est la fréquence fondamentale du moteur, p est le nombre de paires de pôles du moteur). Cependant, la force radiale induite par la magnétostriction peut atteindre environ 50 % de la force radiale induite par le champ magnétique de l'entrefer. Pour un moteur entraîné par un onduleur, en raison de l'existence d'harmoniques temporelles d'ordre élevé dans le courant de ses enroulements statoriques, les harmoniques temporelles généreront un couple de pulsation supplémentaire, généralement supérieur au couple de pulsation généré par les harmoniques spatiales. grand.De plus, l'ondulation de tension générée par l'unité redresseur est également transmise à l'onduleur via le circuit intermédiaire, ce qui entraîne un autre type de couple pulsé. En ce qui concerne le bruit électromagnétique du moteur synchrone à aimant permanent, la force de Maxwell et la force magnétostrictive sont les principaux facteurs provoquant les vibrations et le bruit du moteur.
Caractéristiques vibratoires du stator du moteur Le bruit électromagnétique du moteur n'est pas seulement lié à la fréquence, à l'ordre et à l'amplitude de l'onde de force électromagnétique générée par le champ magnétique de l'entrefer, mais également au mode naturel de la structure du moteur.Le bruit électromagnétique est principalement généré par les vibrations du stator et du carter du moteur.Par conséquent, prédire la fréquence naturelle du stator au moyen de formules théoriques ou de simulations à l'avance, et échelonner la fréquence de la force électromagnétique et la fréquence naturelle du stator, constitue un moyen efficace pour réduire le bruit électromagnétique. Lorsque la fréquence de l'onde de force radiale du moteur est égale ou proche de la fréquence naturelle d'un certain ordre du stator, une résonance se produit.A ce moment, même si l'amplitude de l'onde de force radiale n'est pas grande, elle provoquera une vibration importante du stator, générant ainsi un bruit électromagnétique important.Pour le bruit du moteur, la chose la plus importante est d'étudier les modes naturels avec la vibration radiale comme principal, l'ordre axial est nul et la forme du mode spatial est inférieure au sixième ordre, comme le montre la figure. 
Forme de vibration du stator
Lors de l'analyse des caractéristiques vibratoires du moteur, en raison de l'influence limitée de l'amortissement sur la forme du mode et la fréquence du stator du moteur, cela peut être ignoré.L'amortissement structurel est la réduction des niveaux de vibration proches de la fréquence de résonance en appliquant un mécanisme de dissipation d'énergie élevée, comme illustré, et n'est pris en compte qu'à ou près de la fréquence de résonance. 
effet d'amortissement
Après avoir ajouté des enroulements au stator, la surface des enroulements dans la fente du noyau de fer est traitée avec du vernis, le papier isolant, le vernis et le fil de cuivre sont attachés les uns aux autres, et le papier isolant dans la fente est également étroitement attaché aux dents. du noyau de fer.Par conséquent, l’enroulement dans la fente apporte une certaine rigidité au noyau de fer et ne peut pas être traité comme une masse supplémentaire.Lorsque la méthode des éléments finis est utilisée pour l'analyse, il est nécessaire d'obtenir des paramètres qui caractérisent diverses propriétés mécaniques en fonction du matériau des enroulements dans la denture.Pendant la mise en œuvre du processus, essayez d'assurer la qualité de la peinture par trempage, augmentez la tension de l'enroulement de la bobine, améliorez l'étanchéité de l'enroulement et du noyau de fer, augmentez la rigidité de la structure du moteur, augmentez la fréquence naturelle pour éviter résonance, réduire l'amplitude des vibrations et réduire les ondes électromagnétiques. bruit. La fréquence propre du stator après avoir été enfoncé dans le boîtier est différente de celle du noyau unique du stator. Le boîtier peut améliorer considérablement la fréquence solide de la structure du stator, en particulier la fréquence solide d'ordre inférieur. L'augmentation des points de fonctionnement de la vitesse de rotation augmente la difficulté d'éviter la résonance dans la conception du moteur.Lors de la conception du moteur, la complexité de la structure de la coque doit être minimisée et la fréquence naturelle de la structure du moteur peut être augmentée en augmentant de manière appropriée l'épaisseur de la coque pour éviter l'apparition de résonance.De plus, il est très important de définir raisonnablement la relation de contact entre le noyau du stator et le boîtier lors de l’utilisation de l’estimation par éléments finis.
Analyse électromagnétique des moteurs En tant qu'indicateur important de la conception électromagnétique du moteur, la densité magnétique peut généralement refléter l'état de fonctionnement du moteur.Par conséquent, nous extrayons et vérifions d’abord la valeur de la densité magnétique, la première consiste à vérifier l’exactitude de la simulation et la seconde consiste à fournir une base pour l’extraction ultérieure de la force électromagnétique.Le diagramme de nuage de densité magnétique du moteur extrait est présenté dans la figure suivante. 
On peut voir sur la carte des nuages que la densité magnétique à la position du pont d'isolation magnétique est beaucoup plus élevée que le point d'inflexion de la courbe BH du stator et du noyau du rotor, ce qui peut jouer un meilleur effet d'isolation magnétique. 
Courbe de densité de flux entrefer Extrayez les densités magnétiques de l'entrefer du moteur et de la position des dents, tracez une courbe et vous pourrez voir les valeurs spécifiques de la densité magnétique de l'entrefer du moteur et de la densité magnétique des dents. La densité magnétique de la dent se situe à une certaine distance du point d'inflexion du matériau, ce qui est présumé être dû à la perte de fer élevée lorsque le moteur est conçu à grande vitesse.
Sur la base du modèle de structure et de la grille du moteur, définissez le matériau, définissez le noyau du stator comme acier de construction et définissez le boîtier comme matériau en aluminium, et effectuez une analyse modale sur le moteur dans son ensemble.Le mode global du moteur est obtenu comme indiqué dans la figure ci-dessous. 
forme modale du premier ordre 
forme modale du second ordre 
forme modale du troisième ordre
Analyse des vibrations du moteur La réponse harmonique du moteur est analysée et les résultats de l'accélération des vibrations à différentes vitesses sont présentés dans la figure ci-dessous. 
Accélération radiale de 1 000 Hz 
Accélération radiale de 1 500 Hz
Accélération radiale de 2 000 Hz
Heure de publication : 13 juin 2022