Kebisingan elektromagnetik stator di motor terutama dipengaruhi oleh dua faktor, gaya eksitasi elektromagnetik dan respon struktural serta radiasi akustik yang disebabkan oleh gaya eksitasi yang sesuai. Tinjauan penelitian.
Profesor ZQZhu dari Universitas Sheffield, Inggris, dll. menggunakan metode analitik untuk mempelajari gaya elektromagnetik dan kebisingan stator motor magnet permanen, studi teoritis tentang gaya elektromagnetik motor brushless magnet permanen, dan getaran motor permanen motor DC brushless magnet dengan 10 kutub dan 9 slot. Kebisingan dipelajari, hubungan antara gaya elektromagnetik dan lebar gigi stator dipelajari secara teoritis, dan hubungan antara riak torsi dan hasil optimasi getaran dan kebisingan dianalisis.Profesor Tang Renyuan dan Song Zhihuan dari Universitas Teknologi Shenyang memberikan metode analisis lengkap untuk mempelajari gaya elektromagnetik dan harmoniknya pada motor magnet permanen, yang memberikan dukungan teoritis untuk penelitian lebih lanjut tentang teori kebisingan motor magnet permanen.Sumber kebisingan getaran elektromagnetik di sekitar motor sinkron magnet permanen yang ditenagai oleh gelombang sinus dan konverter frekuensi dianalisis, frekuensi karakteristik medan magnet celah udara, gaya elektromagnetik normal dan kebisingan getaran dipelajari, dan alasan torsi riak dianalisis. Pulsasi torsi disimulasikan dan diverifikasi secara eksperimental menggunakan Elemen, dan pulsasi torsi dalam kondisi kesesuaian kutub-slot yang berbeda, serta pengaruh panjang celah udara, koefisien busur kutub, sudut talang, dan lebar slot pada pulsasi torsi dianalisis. .Model gaya radial elektromagnetik dan gaya tangensial, dan simulasi modal yang sesuai dilakukan, gaya elektromagnetik dan respons kebisingan getaran dianalisis dalam domain frekuensi dan model radiasi akustik dianalisis, dan simulasi serta penelitian eksperimental yang sesuai dilakukan. Ditunjukkan bahwa mode utama stator motor magnet permanen ditunjukkan pada gambar.
Mode utama motor magnet permanen
Teknologi optimasi struktur bodi motorFluks magnet utama pada motor memasuki celah udara secara radial, dan menghasilkan gaya radial pada stator dan rotor, menyebabkan getaran dan kebisingan elektromagnetik.Pada saat yang sama menghasilkan momen tangensial dan gaya aksial sehingga menimbulkan getaran tangensial dan getaran aksial.Dalam banyak kesempatan, seperti motor asimetris atau motor satu fasa, getaran tangensial yang dihasilkan sangat besar, dan mudah menyebabkan resonansi pada komponen yang terhubung ke motor, sehingga menimbulkan kebisingan yang terpancar.Untuk menghitung kebisingan elektromagnetik, dan untuk menganalisis serta mengendalikan kebisingan tersebut, perlu diketahui sumbernya, yaitu gelombang gaya yang menghasilkan getaran dan kebisingan.Untuk itu analisis gelombang gaya elektromagnetik dilakukan melalui analisis medan magnet celah udara.Dengan asumsi gelombang rapat fluks magnet yang dihasilkan stator adalah , dan gelombang rapat fluks magnetdihasilkan oleh rotor adalah, maka gelombang rapat fluks magnet kompositnya di celah udara dapat dinyatakan sebagai berikut:
Faktor-faktor seperti slotting stator dan rotor, distribusi belitan, distorsi gelombang arus masukan, fluktuasi permeansi celah udara, eksentrisitas rotor, dan ketidakseimbangan yang sama semuanya dapat menyebabkan deformasi mekanis dan kemudian getaran. Harmonisa ruang, harmonik waktu, harmonik slot, harmonik eksentrisitas, dan saturasi magnet gaya gerak magnet semuanya menghasilkan harmonik gaya dan torsi yang lebih tinggi. Khususnya gelombang gaya radial pada motor AC, akan bekerja pada stator dan rotor motor secara bersamaan dan menghasilkan distorsi rangkaian magnet.Struktur rangka stator dan selubung rotor merupakan sumber radiasi utama kebisingan motor.Jika gaya radial mendekati atau sama dengan frekuensi alami sistem basis stator, maka akan terjadi resonansi yang akan menyebabkan deformasi pada sistem stator motor dan menimbulkan getaran serta kebisingan akustik.Dalam kebanyakan kasus,kebisingan magnetostriktif yang disebabkan oleh frekuensi rendah 2f, gaya radial orde tinggi dapat diabaikan (f adalah frekuensi dasar motor, p adalah jumlah pasangan kutub motor). Namun, gaya radial yang disebabkan oleh magnetostriksi dapat mencapai sekitar 50% dari gaya radial yang disebabkan oleh medan magnet celah udara.Untuk motor yang digerakkan oleh inverter, karena adanya harmonisa waktu orde tinggi pada arus belitan statornya, harmonisa waktu akan menghasilkan torsi pulsasi tambahan, yang biasanya lebih besar daripada torsi pulsasi yang dihasilkan oleh harmonik ruang. besar.Selain itu, riak tegangan yang dihasilkan oleh unit penyearah juga ditransmisikan ke inverter melalui rangkaian perantara, menghasilkan torsi berdenyut jenis lain.Sejauh menyangkut kebisingan elektromagnetik motor sinkron magnet permanen, gaya Maxwell dan gaya magnetostriktif merupakan faktor utama penyebab getaran dan kebisingan motor.
Karakteristik getaran stator motorKebisingan elektromagnetik motor tidak hanya berkaitan dengan frekuensi, urutan dan amplitudo gelombang gaya elektromagnetik yang dihasilkan oleh medan magnet celah udara, tetapi juga terkait dengan mode alami struktur motor.Kebisingan elektromagnetik terutama dihasilkan oleh getaran stator motor dan casing.Oleh karena itu, memprediksi frekuensi alami stator melalui rumus atau simulasi teoretis terlebih dahulu, dan mengatur frekuensi gaya elektromagnetik dan frekuensi alami stator secara mengejutkan, merupakan cara yang efektif untuk mengurangi kebisingan elektromagnetik.Ketika frekuensi gelombang gaya radial motor sama dengan atau mendekati frekuensi alami orde tertentu stator, akan timbul resonansi.Pada saat ini, meskipun amplitudo gelombang gaya radial tidak besar, akan menyebabkan getaran stator yang besar, sehingga menimbulkan kebisingan elektromagnetik yang besar.Untuk kebisingan motor yang terpenting adalah mempelajari mode natural dengan getaran radial sebagai yang utama, orde aksial nol, dan bentuk mode spasial di bawah orde keenam, seperti terlihat pada gambar.
Bentuk getaran stator
Saat menganalisis karakteristik getaran motor, karena terbatasnya pengaruh redaman pada bentuk mode dan frekuensi stator motor, hal ini dapat diabaikan.Redaman struktural adalah pengurangan tingkat getaran di dekat frekuensi resonansi dengan menerapkan mekanisme disipasi energi tinggi, seperti yang ditunjukkan, dan hanya dipertimbangkan pada atau dekat frekuensi resonansi.
efek redaman
Setelah penambahan belitan pada stator, permukaan belitan pada slot inti besi diberi pernis, kertas isolasi, pernis dan kawat tembaga dilekatkan satu sama lain, dan kertas isolasi pada slot juga dilekatkan erat pada gigi. dari inti besi.Oleh karena itu, belitan dalam slot mempunyai kontribusi kekakuan tertentu pada inti besi dan tidak dapat diperlakukan sebagai massa tambahan.Ketika metode elemen hingga digunakan untuk analisis, perlu diperoleh parameter yang mengkarakterisasi berbagai sifat mekanik sesuai dengan bahan belitan pada cogging.Selama pelaksanaan proses, usahakan untuk menjamin kualitas cat celup, meningkatkan tegangan belitan kumparan, meningkatkan kekencangan belitan dan inti besi, meningkatkan kekakuan struktur motor, meningkatkan frekuensi alami untuk menghindari resonansi, mengurangi amplitudo getaran, dan mengurangi gelombang elektromagnetik. kebisingan.Frekuensi alami stator setelah ditekan ke dalam casing berbeda dengan frekuensi alami inti stator tunggal. Casing ini dapat secara signifikan meningkatkan frekuensi padat struktur stator, terutama frekuensi padat tingkat rendah. Peningkatan titik operasi kecepatan putaran meningkatkan kesulitan menghindari resonansi dalam desain motor.Saat merancang motor, kompleksitas struktur cangkang harus diminimalkan, dan frekuensi alami struktur motor dapat ditingkatkan dengan meningkatkan ketebalan cangkang secara tepat untuk menghindari terjadinya resonansi.Selain itu, sangat penting untuk mengatur hubungan kontak antara inti stator dan casing ketika menggunakan estimasi elemen hingga.
Analisis Elektromagnetik MotorSebagai indikator penting dari desain elektromagnetik motor, kerapatan magnet biasanya dapat mencerminkan kondisi kerja motor.Oleh karena itu, pertama-tama kita mengekstrak dan memeriksa nilai kerapatan magnet, yang pertama adalah memverifikasi keakuratan simulasi, dan yang kedua adalah memberikan dasar untuk ekstraksi gaya elektromagnetik selanjutnya.Diagram awan kepadatan magnetik motor yang diekstraksi ditunjukkan pada gambar berikut.
Dapat dilihat dari peta awan bahwa kerapatan magnet pada posisi jembatan isolasi magnet jauh lebih tinggi daripada titik belok kurva BH inti stator dan rotor, sehingga dapat memberikan efek isolasi magnet yang lebih baik.
Kurva kerapatan fluks celah udaraEkstrak kerapatan magnet celah udara motor dan posisi gigi, gambar kurva, dan Anda dapat melihat nilai spesifik kerapatan magnet celah udara motor dan kerapatan magnet gigi. Kerapatan magnet gigi adalah jarak tertentu dari titik belok material, yang diduga disebabkan oleh tingginya kehilangan besi pada saat motor dirancang dengan kecepatan tinggi.
Analisis Modal MotorikBerdasarkan model struktur motor dan grid, tentukan materialnya, tentukan inti stator sebagai baja struktural, dan tentukan casing sebagai material aluminium, dan lakukan analisis modal pada motor secara keseluruhan.Mode keseluruhan motor diperoleh seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
bentuk mode orde pertama
bentuk mode orde kedua
bentuk mode orde ketiga
Analisis getaran motorRespon harmonis motor dianalisis, dan hasil percepatan getaran pada berbagai kecepatan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Akselerasi radial 1000Hz
Akselerasi radial 1500Hz
Akselerasi radial 2000HzWaktu posting: 13 Juni 2022