Na elektromagnetsku buku statora u motoru uglavnom utječu dva čimbenika, elektromagnetska pobudna sila i strukturni odgovor i akustično zračenje uzrokovano odgovarajućom pobudnom silom. Prikaz istraživanja.
Profesor ZQZhu sa Sveučilišta u Sheffieldu, UK, itd. koristio je analitičku metodu za proučavanje elektromagnetske sile i buke statora motora s permanentnim magnetom, teoretsku studiju elektromagnetske sile motora s permanentnim magnetom bez četkica i vibracije trajnog magnetskog motora. magnetski istosmjerni motor bez četkica s 10 polova i 9 utora. Proučava se buka, teoretski se proučava odnos između elektromagnetske sile i širine zuba statora, te se analizira odnos između valovitosti momenta i rezultata optimizacije vibracija i buke.Profesor Tang Renyuan i Song Zhihuan sa Tehnološkog sveučilišta Shenyang pružili su kompletnu analitičku metodu za proučavanje elektromagnetske sile i njezinih harmonika u motoru s permanentnim magnetom, što je pružilo teoretsku podršku za daljnja istraživanja teorije buke motora s permanentnim magnetom.Analizira se izvor elektromagnetske vibracijske buke oko sinkronog motora s trajnim magnetom koji se napaja sinusnim valom i pretvaračem frekvencije, proučava se karakteristična frekvencija magnetskog polja zračnog raspora, normalna elektromagnetska sila i vibracijska buka, te se proučava razlog zakretnog momenta analizira se valovitost. Pulsiranje zakretnog momenta je simulirano i potvrđeno eksperimentalno korištenjem Elementa, a pulsiranje zakretnog momenta pod različitim uvjetima pristajanja utora i pola, kao i učinci duljine zračnog raspora, koeficijenta polovnog luka, skošenog kuta i širine proreza na pulsiranje zakretnog momenta su analizirani .Proveden je model elektromagnetske radijalne sile i tangencijalne sile te odgovarajuća modalna simulacija, elektromagnetska sila i odgovor na buku vibracija analizirani su u frekvencijskoj domeni i analiziran je model akustičnog zračenja, te su provedena odgovarajuća simulacija i eksperimentalno istraživanje. Ističe se da su glavni načini rada statora motora s permanentnim magnetima prikazani na slici.
Glavni način rada motora s trajnim magnetom
Tehnologija optimizacije strukture motornog tijelaGlavni magnetski tok u motoru ulazi u zračni raspor uglavnom radijalno i stvara radijalne sile na statoru i rotoru, uzrokujući elektromagnetske vibracije i buku.U isto vrijeme stvara tangencijalni moment i aksijalnu silu, uzrokujući tangencijalne vibracije i aksijalne vibracije.U mnogim slučajevima, kao što su asimetrični motori ili jednofazni motori, generirane tangencijalne vibracije su vrlo velike i lako je izazvati rezonanciju komponenti spojenih na motor, što rezultira bukom koja se zrači.Da bi se izračunala elektromagnetska buka, te analizirala i kontrolirala ta buka, potrebno je znati njihov izvor, a to je val sile koji stvara vibracije i buku.Zbog toga se analiza valova elektromagnetske sile provodi kroz analizu magnetskog polja zračnog raspora.Uz pretpostavku da je val gustoće magnetskog toka koji stvara stator , a val gustoće magnetskog tokakoju proizvodi rotor je, tada se njihov kompozitni val gustoće magnetskog toka u zračnom rasporu može izraziti na sljedeći način:
Čimbenici kao što su prorezi statora i rotora, raspodjela namota, izobličenje valnog oblika ulazne struje, fluktuacija permeance zračnog raspora, ekscentričnost rotora i ista neuravnoteženost mogu dovesti do mehaničke deformacije, a zatim i vibracija. Prostorni harmonici, vremenski harmonici, harmonici utora, harmonici ekscentriciteta i magnetsko zasićenje magnetomotorne sile stvaraju više harmonike sile i momenta. Osobito val radijalne sile u AC motoru, on će djelovati na stator i rotor motora u isto vrijeme i proizvesti izobličenje magnetskog kruga.Struktura okvira statora i kućišta rotora je glavni izvor zračenja buke motora.Ako je radijalna sila blizu ili jednaka prirodnoj frekvenciji sustava stator-baza, doći će do rezonancije, koja će uzrokovati deformaciju sustava statora motora i generirati vibracije i akustičnu buku.U većini slučajeva,magnetostrikcijski šum uzrokovan radijalnom silom niske frekvencije 2f visokog reda je zanemariv (f je osnovna frekvencija motora, p je broj pari polova motora). Međutim, radijalna sila inducirana magnetostrikcijom može doseći oko 50% radijalne sile inducirane magnetskim poljem zračnog raspora.Za motor kojeg pokreće inverter, zbog postojanja vremenskih harmonika visokog reda u struji njegovih namota statora, vremenski harmonici će generirati dodatni pulsirajući moment, koji je obično veći od pulsirajućeg momenta generiranog prostornim harmonicima. velika.Osim toga, valovitost napona koju stvara jedinica ispravljača također se prenosi na pretvarač kroz međukrug, što rezultira drugom vrstom pulsirajućeg momenta.Što se tiče elektromagnetske buke sinkronog motora s trajnim magnetima, Maxwellova sila i magnetostrikcijska sila glavni su čimbenici koji uzrokuju vibracije i buku motora.
Karakteristike vibracija statora motoraElektromagnetska buka motora nije povezana samo s frekvencijom, redoslijedom i amplitudom vala elektromagnetske sile koju stvara magnetsko polje zračnog raspora, već je povezana i s prirodnim načinom strukture motora.Elektromagnetski šum uglavnom nastaje zbog vibracija statora i kućišta motora.Stoga je predviđanje prirodne frekvencije statora putem teoretskih formula ili simulacija unaprijed, te postupno određivanje frekvencije elektromagnetske sile i prirodne frekvencije statora, učinkovito sredstvo za smanjenje elektromagnetskog šuma.Kada je frekvencija vala radijalne sile motora jednaka ili blizu prirodne frekvencije određenog reda statora, doći će do rezonancije.U ovom trenutku, čak i ako amplituda vala radijalne sile nije velika, uzrokovat će veliku vibraciju statora, stvarajući tako veliku elektromagnetsku buku.Za buku motora najvažnije je proučavanje prirodnih modova s radijalnom vibracijom kao glavnom, aksijalni red je nula, a prostorni oblik moda je ispod šestog reda, kao što je prikazano na slici.
Oblik vibracije statora
Pri analizi vibracijskih karakteristika motora, zbog ograničenog utjecaja prigušenja na oblik moda i frekvenciju statora motora, može se zanemariti.Strukturno prigušivanje je smanjenje razina vibracija u blizini rezonantne frekvencije primjenom mehanizma rasipanja visoke energije, kao što je prikazano, i razmatra se samo na ili blizu rezonantne frekvencije.
učinak prigušenja
Nakon dodavanja namota u stator, površina namota u utoru željezne jezgre tretira se lakom, izolacijski papir, lak i bakrena žica međusobno se pričvršćuju, a izolacijski papir u utoru također se čvrsto pričvršćuje na zube željeznog jezgra.Stoga, namot u utoru ima određeni doprinos krutosti željezne jezgre i ne može se tretirati kao dodatna masa.Kada se za analizu koristi metoda konačnih elemenata, potrebno je dobiti parametre koji karakteriziraju različita mehanička svojstva prema materijalu namota u zupcima.Tijekom provedbe procesa pokušajte osigurati kvalitetu boje za uranjanje, povećajte napetost namota svitka, poboljšajte nepropusnost namota i željezne jezgre, povećajte krutost strukture motora, povećajte prirodnu frekvenciju kako biste izbjegli rezonancije, smanjuju amplitudu vibracija i smanjuju elektromagnetske valove. buka.Vlastita frekvencija statora nakon utiskivanja u kućište razlikuje se od frekvencije pojedinačne jezgre statora. Kućište može značajno poboljšati solidnu frekvenciju strukture statora, posebno solidnu frekvenciju niskog reda. Povećanje radnih točaka brzine vrtnje povećava poteškoće u izbjegavanju rezonancije u dizajnu motora.Prilikom projektiranja motora, složenost strukture ljuske treba minimizirati, a prirodna frekvencija strukture motora može se povećati odgovarajućim povećanjem debljine ljuske 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 elektromagnetskog dizajna motora, magnetska gustoća obično može odražavati radno stanje motora.Stoga prvo izdvajamo i provjeravamo vrijednost magnetske gustoće, prvi je da provjerimo točnost simulacije, a drugi je da pružimo osnovu za naknadno izdvajanje elektromagnetske sile.Izdvojeni dijagram oblaka magnetske gustoće motora prikazan je na sljedećoj slici.
Iz mape oblaka može se vidjeti da je magnetska gustoća na položaju magnetskog izolacijskog mosta puno veća od točke infleksije BH krivulje jezgre statora i rotora, što može imati bolji učinak magnetske izolacije.
Krivulja gustoće toka zračnog rasporaIzdvojite magnetske gustoće zračnog raspora motora i položaja zuba, nacrtajte krivulju i možete vidjeti specifične vrijednosti magnetske gustoće zračnog raspora motora i magnetske gustoće zuba. Magnetska gustoća zuba je određena udaljenost od točke infleksije materijala, za koju se pretpostavlja da je uzrokovana velikim gubitkom željeza kada je motor projektiran na velikoj brzini.
Motorička modalna analizaNa temelju modela strukture motora i mreže definirajte materijal, definirajte jezgru statora kao konstrukcijski čelik, a kućište definirajte kao aluminijski materijal te provedite modalnu analizu motora u cjelini.Ukupni način rada motora dobiva se kao što je prikazano na donjoj slici.
oblik moda prvog reda
modni oblik drugog reda
oblik moda trećeg reda
Analiza vibracija motoraAnaliziran je harmonijski odziv motora, a rezultati ubrzanja vibracija pri različitim brzinama prikazani su na slici ispod.
1000Hz radijalno ubrzanje
1500Hz radijalno ubrzanje
2000Hz radijalno ubrzanjeVrijeme objave: 13. lipnja 2022