הרעש האלקטרומגנטי של הסטטור במנוע מושפע בעיקר משני גורמים, כוח העירור האלקטרומגנטי והתגובה המבנית וקרינה אקוסטית הנגרמת מכוח העירור המקביל. סקירה של המחקר.
פרופסור ZQZhu מאוניברסיטת שפילד, בריטניה, וכו' השתמש בשיטה האנליטית כדי לחקור את הכוח האלקטרומגנטי והרעש של הסטטור של מנוע המגנט הקבוע, המחקר התיאורטי של הכוח האלקטרומגנטי של מנוע המגנט הקבוע ללא מברשות, ואת הרטט של המגנט הקבוע. מנוע DC ללא מברשות מגנט עם 10 קטבים ו-9 חריצים. הרעש נחקר, הקשר בין הכוח האלקטרומגנטי לרוחב שן הסטטור נחקר באופן תיאורטי, ומנתח את הקשר בין אדוות המומנט ותוצאות האופטימיזציה של רטט ורעש.פרופסור Tang Renyuan ו- Song Zhihuan מאוניברסיטת שניאנג לטכנולוגיה סיפקו שיטה אנליטית מלאה לחקר הכוח האלקטרומגנטי וההרמוניה שלו במנוע המגנט הקבוע, מה שסיפק תמיכה תיאורטית למחקר נוסף על תורת הרעש של מנוע המגנט הקבוע.מקור רעש הרטט האלקטרומגנטי מנותח סביב המנוע הסינכרוני המגנט הקבוע המופעל על ידי גל הסינוס וממיר התדר, התדר האופייני של השדה המגנטי של פער האוויר, הכוח האלקטרומגנטי הרגיל ורעש הרטט נחקר, והסיבה למומנט. אדווה מנותחת. פעימת המומנט בוצעה הדמיה ואומתה בניסוי באמצעות האלמנט, ופעימות המומנט בתנאי התאמה שונים של עמוד חריץ, כמו גם ההשפעות של אורך מרווח האוויר, מקדם קשת הקוטב, זווית משופעת ורוחב החריץ על פעימת המומנט נותחו. .מודל הכוח הרדיאלי והכוח המשיקי האלקטרומגנטי, והסימולציה המודאלית המתאימה מתבצעת, הכוח האלקטרומגנטי ותגובת רעשי הרטט מנותחים בתחום התדרים ומנתחים את מודל הקרינה האקוסטית, ומבצעים את הסימולציה והמחקר הניסיוני המקביל. יצוין כי המצבים העיקריים של סטאטור מנוע המגנט הקבוע מוצגים באיור.
המצב העיקרי של מנוע מגנט קבוע
טכנולוגיית אופטימיזציה של מבנה גוף מנועהשטף המגנטי העיקרי במנוע נכנס למרווח האוויר באופן רדיאלי, ויוצר כוחות רדיאליים על הסטטור והרוטור, הגורם לרטט ורעש אלקטרומגנטיים.במקביל, הוא יוצר מומנט משיק וכוח צירי, הגורם לרטט משיק ורטט צירי.במקרים רבים, כגון מנועים אסימטריים או מנועים חד פאזיים, הרטט המשיק שנוצר הוא גדול מאוד, וקל לגרום לתהודה של רכיבים המחוברים למנוע, וכתוצאה מכך רעש מוקרן.על מנת לחשב רעש אלקטרומגנטי, ולנתח ולבקר רעשים אלו, יש צורך לדעת את מקורם, שהוא גל הכוח שיוצר רעידות ורעש.מסיבה זו, ניתוח גלי הכוח האלקטרומגנטי מתבצע באמצעות ניתוח השדה המגנטי של פער האוויר.בהנחה שגל צפיפות השטף המגנטי המיוצר על ידי הסטטור הוא , וגל צפיפות השטף המגנטימיוצר על ידי הרוטור הוא, אז גל צפיפות השטף המגנטי המרוכב שלהם במרווח האוויר יכול להתבטא באופן הבא:
גורמים כגון חריץ סטטור ורוטור, חלוקת פיתולים, עיוות צורת גל של זרם הכניסה, תנודתיות של חדות מרווח אוויר, אקסצנטריות של הרוטור, ואותו חוסר איזון, כולם יכולים להוביל לעיוות מכני ולאחר מכן לרטט. הרמוניות החלל, הרמוניות הזמן, הרמוניות החריצים, הרמוניות האקסצנטריות והרוויה המגנטית של כוח מגנטו-מוטיב, כולם מייצרים הרמוניות גבוהות יותר של כוח ומומנט. במיוחד גל הכוח הרדיאלי במנוע AC, הוא יפעל על הסטטור והרוטור של המנוע בו זמנית וייצור עיוות מעגל מגנטי.מבנה הסטטור ומעטפת הרוטור הוא מקור הקרינה העיקרי לרעש המנוע.אם הכוח הרדיאלי קרוב או שווה לתדר הטבעי של מערכת הסטטור-בסיס, תתרחש תהודה שתגרום לעיוות של מערכת הסטטור המנוע ותיצור רעידות ורעש אקוסטי.ברוב המקרים,הרעש המגנטוסטרקטי הנגרם על ידי הכוח הרדיאלי בתדר נמוך 2f מסדר גבוה הוא זניח (f הוא התדר הבסיסי של המנוע, p הוא מספר זוגות הקטבים של המנוע). עם זאת, הכוח הרדיאלי המושרה על ידי מגנטוסטיה יכול להגיע לכ-50% מהכוח הרדיאלי המושרה על ידי השדה המגנטי של פער האוויר.עבור מנוע המונע על ידי אינוורטר, עקב קיומן של הרמוניות זמן מסדר גבוה בזרם פיתולי הסטטור שלו, הרמוניות הזמן ייצרו מומנט פועם נוסף, שבדרך כלל גדול מהמומנט הפועם שנוצר על ידי הרמוניות החלל. גָדוֹל.בנוסף, אדוות המתח הנוצרת על ידי יחידת המיישר מועברת גם למהפך דרך מעגל הביניים, וכתוצאה מכך נוצר סוג אחר של מומנט פועם.בכל הנוגע לרעש האלקטרומגנטי של מנוע סינכרוני מגנט קבוע, כוח מקסוול וכוח מגנטוסטרקטי הם הגורמים העיקריים הגורמים לרטט ולרעש של המנוע.
מאפייני רטט של סטטור מנועהרעש האלקטרומגנטי של המנוע אינו קשור רק לתדירות, לסדר ולמשרעת של גל הכוח האלקטרומגנטי שנוצר על ידי השדה המגנטי של פער האוויר, אלא גם קשור למצב הטבעי של מבנה המנוע.רעש אלקטרומגנטי נוצר בעיקר על ידי הרטט של הסטטור והמנוע.לכן, חיזוי התדר הטבעי של הסטטור באמצעות נוסחאות או סימולציות תיאורטיות מראש, והזזת תדר הכוח האלקטרומגנטי והתדר הטבעי של הסטטור, הוא אמצעי יעיל להפחתת רעש אלקטרומגנטי.כאשר התדירות של גל הכוח הרדיאלי של המנוע שווה או קרובה לתדר הטבעי של סדר מסוים של הסטטור, תיגרם תהודה.בשלב זה, גם אם המשרעת של גל הכוח הרדיאלי אינה גדולה, היא תגרום לרטט גדול של הסטטור, ובכך תיצור רעש אלקטרומגנטי גדול.עבור רעש מנוע, הדבר החשוב ביותר הוא ללמוד את המצבים הטבעיים עם רטט רדיאלי כעיקרי, הסדר הצירי הוא אפס, וצורת המצב המרחבית היא מתחת לסדר השישי, כפי שמוצג באיור.
צורת רטט סטטור
כאשר מנתחים את מאפייני הרטט של המנוע, בשל ההשפעה המוגבלת של שיכוך על צורת המצב ותדירות הסטטור של המנוע, ניתן להתעלם מכך.שיכוך מבני הוא הפחתת רמות הרטט בקרבת תדר התהודה על ידי הפעלת מנגנון פיזור אנרגיה גבוה, כפי שמוצג, ונחשב רק בתדר התהודה או בקרבתו.
אפקט שיכוך
לאחר הוספת פיתולים לסטטור, פני הפיתולים בחריץ ליבת הברזל מטופלים בלכה, נייר הבידוד, הלכה וחוט הנחושת מחוברים זה לזה, וגם נייר הבידוד בחריץ מחובר הדוק לשיניים של ליבת הברזל.לכן, לליפוף החריץ יש תרומת קשיחות מסוימת לליבת הברזל ולא ניתן להתייחס אליה כאל מסה נוספת.כאשר משתמשים בשיטת האלמנטים הסופיים לניתוח, יש צורך לקבל פרמטרים המאפיינים תכונות מכניות שונות לפי חומר הפיתולים בגלגל השיניים.במהלך יישום התהליך, נסו להבטיח את איכות צבע הטבילה, להגביר את המתח של פיתול הסליל, לשפר את אטימות הפיתול וליבת הברזל, להגביר את קשיחות מבנה המנוע, להגביר את התדר הטבעי כדי למנוע תהודה, להפחית את משרעת הרטט, ולהפחית גלים אלקטרומגנטיים. רַעַשׁ.התדר הטבעי של הסטטור לאחר הלחיצה לתוך המעטפת שונה מזה של ליבת הסטטור הבודדת. המעטפת יכולה לשפר משמעותית את התדר המוצק של מבנה הסטטור, במיוחד את התדר המוצק מסדר נמוך. הגדלת נקודות ההפעלה של מהירות הסיבוב מגדילה את הקושי להימנע מתהודה בתכנון המנוע.בעת תכנון המנוע, יש למזער את המורכבות של מבנה המעטפת, וניתן להגדיל את התדירות הטבעית של מבנה המנוע על ידי הגדלת עובי המעטפת בצורה מתאימה כדי למנוע התרחשות של תהודה.בנוסף, חשוב מאוד להגדיר באופן סביר את יחסי המגע בין ליבת הסטטור למארז בעת שימוש באומדן אלמנטים סופיים.
ניתוח אלקטרומגנטי של מנועיםכאינדיקטור חשוב לעיצוב האלקטרומגנטי של המנוע, הצפיפות המגנטית יכולה בדרך כלל לשקף את מצב העבודה של המנוע.לכן, תחילה אנו מחלצים ובודקים את ערך הצפיפות המגנטית, הראשון הוא לאמת את הדיוק של הסימולציה, והשני הוא לספק בסיס למיצוי העוקבים של כוח אלקטרומגנטי.דיאגרמת ענן הצפיפות המגנטית של המנוע שחולצה מוצגת באיור הבא.
ניתן לראות ממפת הענן שהצפיפות המגנטית במיקום גשר הבידוד המגנטי גבוהה בהרבה מנקודת הפיתול של עקומת BH של ליבת הסטטור והרוטור, מה שיכול להשפיע על אפקט בידוד מגנטי טוב יותר.
עקומת צפיפות שטף מרווח האווירחלץ את הצפיפויות המגנטיות של מרווח האוויר של המנוע ומיקום השן, שרטט עקומה, ותוכל לראות את הערכים הספציפיים של הצפיפות המגנטית של מרווח האוויר של המנוע והצפיפות המגנטית של השן. הצפיפות המגנטית של השן היא מרחק מסוים מנקודת הפיתול של החומר, מה שלכאורה נגרמת מאיבוד הברזל הגבוה כאשר המנוע מתוכנן במהירות גבוהה.
ניתוח מודאלי מוטוריבהתבסס על מודל מבנה המנוע והרשת, הגדירו את החומר, הגדירו את ליבת הסטטור כפלדה מבנית, והגדירו את המעטפת כחומר אלומיניום, וערכו ניתוח מודאלי על המנוע בכללותו.המצב הכולל של המנוע מתקבל כפי שמוצג באיור למטה.
צורת מצב מסדר ראשון
צורת מצב מסדר שני
צורת מצב מסדר שלישי
ניתוח רעידות מנועהתגובה ההרמונית של המנוע מנותחת, ותוצאות האצת הרטט במהירויות שונות מוצגות באיור למטה.