Studio sull'influenza della forza elettromagnetica dello statore Il rumore elettromagnetico dello statore nel motore è influenzato principalmente da due fattori, la forza di eccitazione elettromagnetica e la risposta strutturale e la radiazione acustica causata dalla corrispondente forza di eccitazione. Una revisione della ricerca.
Il professor ZQZhu dell'Università di Sheffield, Regno Unito, ecc. ha utilizzato il metodo analitico per studiare la forza elettromagnetica e il rumore dello statore del motore a magnete permanente, lo studio teorico della forza elettromagnetica del motore brushless a magnete permanente e la vibrazione del motore permanente Motore DC brushless a magnete con 10 poli e 9 slot. Viene studiato il rumore, viene studiata teoricamente la relazione tra la forza elettromagnetica e la larghezza dei denti dello statore e viene analizzata la relazione tra l'ondulazione della coppia e i risultati di ottimizzazione delle vibrazioni e del rumore. Il professor Tang Renyuan e Song Zhihuan dell'Università della Tecnologia di Shenyang hanno fornito un metodo analitico completo per studiare la forza elettromagnetica e le sue armoniche nel motore a magnete permanente, che ha fornito supporto teorico per ulteriori ricerche sulla teoria del rumore del motore a magnete permanente.La sorgente del rumore delle vibrazioni elettromagnetiche viene analizzata attorno al motore sincrono a magnete permanente alimentato dall'onda sinusoidale e dal convertitore di frequenza, viene studiata la frequenza caratteristica del campo magnetico del traferro, la forza elettromagnetica normale e il rumore delle vibrazioni e il motivo della coppia viene analizzata l'ondulazione. La pulsazione della coppia è stata simulata e verificata sperimentalmente utilizzando l'Elemento e sono stati analizzati la pulsazione della coppia in diverse condizioni di adattamento del polo e della fessura, nonché gli effetti della lunghezza del traferro, del coefficiente dell'arco polare, dell'angolo smussato e della larghezza della fessura sulla pulsazione della coppia . Vengono eseguiti il modello della forza elettromagnetica radiale e della forza tangenziale e la corrispondente simulazione modale, la forza elettromagnetica e la risposta al rumore delle vibrazioni vengono analizzati nel dominio della frequenza e viene analizzato il modello della radiazione acustica, e vengono eseguite la corrispondente simulazione e ricerca sperimentale. Si sottolinea che le principali modalità dello statore del motore a magnete permanente sono mostrate in figura. 
La modalità principale del motore a magnete permanente
Tecnologia di ottimizzazione della struttura del corpo motore Il flusso magnetico principale nel motore entra nel traferro in modo sostanzialmente radiale e genera forze radiali sullo statore e sul rotore, causando vibrazioni e rumore elettromagnetici.Allo stesso tempo, genera momento tangenziale e forza assiale, provocando vibrazioni tangenziali e vibrazioni assiali.In molte occasioni, come nei motori asimmetrici o monofase, la vibrazione tangenziale generata è molto elevata ed è facile provocare risonanza dei componenti collegati al motore, con conseguente rumore irradiato.Per calcolare il rumore elettromagnetico, analizzare e controllare questi rumori, è necessario conoscerne l'origine, ovvero l'onda di forza che genera vibrazioni e rumore.Per questo motivo l'analisi delle onde di forza elettromagnetica viene effettuata attraverso l'analisi del campo magnetico del traferro. Supponendo che l'onda di densità del flusso magnetico prodotta dallo statore sia , e l'onda di densità del flusso magnetico
prodotto dal rotore è
, allora la loro onda di densità del flusso magnetico composito nel traferro può essere espressa come segue:
Fattori come la scanalatura dello statore e del rotore, la distribuzione degli avvolgimenti, la distorsione della forma d'onda della corrente in ingresso, la fluttuazione della permeazione del traferro, l'eccentricità del rotore e lo stesso squilibrio possono tutti portare a deformazione meccanica e quindi a vibrazioni. Le armoniche spaziali, temporali, di fessura, di eccentricità e la saturazione magnetica della forza magnetomotrice generano tutte armoniche più elevate di forza e coppia. Soprattutto l'onda di forza radiale nel motore CA, agirà contemporaneamente sullo statore e sul rotore del motore e produrrà una distorsione del circuito magnetico. La struttura del telaio dello statore e della cassa del rotore è la principale fonte di radiazioni del rumore del motore.Se la forza radiale è vicina o uguale alla frequenza naturale del sistema base statore, si verificherà una risonanza che causerà la deformazione del sistema statore del motore e genererà vibrazioni e rumore acustico. Nella maggior parte dei casi,
il rumore magnetostrittivo causato dalla forza radiale di ordine superiore 2f a bassa frequenza è trascurabile (f è la frequenza fondamentale del motore, p è il numero di coppie di poli del motore). Tuttavia, la forza radiale indotta dalla magnetostrizione può raggiungere circa il 50% della forza radiale indotta dal campo magnetico del traferro. Per un motore azionato da un inverter, a causa dell'esistenza di armoniche temporali di ordine elevato nella corrente degli avvolgimenti dello statore, le armoniche temporali genereranno una coppia pulsante aggiuntiva, che solitamente è maggiore della coppia pulsante generata dalle armoniche spaziali. grande.Inoltre, l'ondulazione di tensione generata dal raddrizzatore viene trasmessa anche all'inverter attraverso il circuito intermedio, determinando un altro tipo di coppia pulsante. Per quanto riguarda il rumore elettromagnetico del motore sincrono a magnete permanente, la forza di Maxwell e la forza magnetostrittiva sono i principali fattori che causano la vibrazione e il rumore del motore.
Caratteristiche di vibrazione dello statore del motore Il rumore elettromagnetico del motore non è solo correlato alla frequenza, all'ordine e all'ampiezza dell'onda di forza elettromagnetica generata dal campo magnetico del traferro, ma anche alla modalità naturale della struttura del motore.Il rumore elettromagnetico è generato principalmente dalla vibrazione dello statore e dell'involucro del motore.Pertanto, prevedere in anticipo la frequenza naturale dello statore attraverso formule teoriche o simulazioni e scaglionare la frequenza della forza elettromagnetica e la frequenza naturale dello statore, è un mezzo efficace per ridurre il rumore elettromagnetico. Quando la frequenza dell'onda della forza radiale del motore è uguale o vicina alla frequenza naturale di un certo ordine dello statore, verrà causata la risonanza.In questo momento, anche se l'ampiezza dell'onda di forza radiale non è grande, causerà una grande vibrazione dello statore, generando così un grande rumore elettromagnetico.Per il rumore del motore, la cosa più importante è studiare i modi naturali con la vibrazione radiale come principale, l'ordine assiale è zero e la forma dei modi spaziali è inferiore al sesto ordine, come mostrato in figura. 
Forma di vibrazione dello statore
Quando si analizzano le caratteristiche di vibrazione del motore, a causa dell'influenza limitata dello smorzamento sulla forma modale e sulla frequenza dello statore del motore, è possibile ignorarlo.Lo smorzamento strutturale è la riduzione dei livelli di vibrazione vicino alla frequenza di risonanza applicando un meccanismo di dissipazione ad alta energia, come mostrato, ed è considerato solo in corrispondenza o vicino alla frequenza di risonanza. 
effetto smorzante
Dopo aver aggiunto gli avvolgimenti allo statore, la superficie degli avvolgimenti nella fessura del nucleo di ferro viene trattata con vernice, la carta isolante, la vernice e il filo di rame sono attaccati l'uno all'altro e anche la carta isolante nella fessura è strettamente attaccata ai denti del nucleo di ferro.Pertanto, l'avvolgimento in cava fornisce un certo contributo di rigidezza al nucleo di ferro e non può essere trattato come una massa aggiuntiva.Quando si utilizza per l'analisi il metodo degli elementi finiti, è necessario ottenere parametri che caratterizzino varie proprietà meccaniche a seconda del materiale degli avvolgimenti nel cogging.Durante l'implementazione del processo, cercare di garantire la qualità della vernice ad immersione, aumentare la tensione dell'avvolgimento della bobina, migliorare la tenuta dell'avvolgimento e del nucleo di ferro, aumentare la rigidità della struttura del motore, aumentare la frequenza naturale per evitare risonanza, ridurre l'ampiezza della vibrazione e ridurre le onde elettromagnetiche. rumore. La frequenza naturale dello statore dopo essere stato pressato nell'involucro è diversa da quella del singolo nucleo dello statore. L'involucro può migliorare significativamente la frequenza solida della struttura dello statore, in particolare la frequenza solida di ordine inferiore. L'aumento dei punti operativi della velocità di rotazione aumenta la difficoltà di evitare la risonanza nella progettazione del motore.Durante la progettazione del motore, la complessità della struttura del guscio dovrebbe essere ridotta al minimo e la frequenza naturale della struttura del motore può essere aumentata aumentando adeguatamente lo spessore del guscio per evitare il verificarsi di risonanza.Inoltre, è molto importante impostare in modo ragionevole la relazione di contatto tra il nucleo dello statore e l'involucro quando si utilizza la stima degli elementi finiti.
Analisi elettromagnetica dei motori Essendo un indicatore importante della progettazione elettromagnetica del motore, la densità magnetica può solitamente riflettere lo stato di funzionamento del motore.Pertanto, prima estraiamo e controlliamo il valore della densità magnetica, il primo è verificare l'accuratezza della simulazione e il secondo è fornire una base per la successiva estrazione della forza elettromagnetica.Il diagramma della nuvola di densità magnetica del motore estratto è mostrato nella figura seguente. 
Dalla mappa delle nuvole si può vedere che la densità magnetica nella posizione del ponte di isolamento magnetico è molto più alta del punto di flesso della curva BH del nucleo dello statore e del rotore, che può svolgere un migliore effetto di isolamento magnetico. 
Curva di densità del flusso del traferro Estrai le densità magnetiche del traferro del motore e della posizione dei denti, disegna una curva e puoi vedere i valori specifici della densità magnetica del traferro del motore e della densità magnetica dei denti. La densità magnetica del dente si trova ad una certa distanza dal punto di flesso del materiale, che si presume sia causato dall'elevata perdita di ferro quando il motore è progettato ad alta velocità.
In base al modello e alla griglia della struttura del motore, definire il materiale, definire il nucleo dello statore come acciaio strutturale e definire l'involucro come materiale di alluminio ed eseguire l'analisi modale sul motore nel suo insieme.La modalità complessiva del motore si ottiene come mostrato nella figura seguente. 
forma modale del primo ordine 
forma modale del secondo ordine 
forma modale del terzo ordine
Analisi delle vibrazioni del motore Viene analizzata la risposta armonica del motore e i risultati dell'accelerazione delle vibrazioni a varie velocità sono mostrati nella figura seguente. 
Accelerazione radiale 1000Hz 
Accelerazione radiale 1500Hz
Accelerazione radiale 2000Hz
Orario di pubblicazione: 13 giugno 2022