모터 고정자의 전자기 소음은 주로 전자기 가진력과 해당 가진력에 의해 발생하는 구조적 응답 및 음향 방사라는 두 가지 요소의 영향을 받습니다. 연구에 대한 검토입니다.
영국 셰필드대학교 ZQZhu 교수 등은 해석적 방법을 이용해 영구자석 모터 고정자의 전자기력과 소음을 연구하고, 영구자석 브러시리스 모터의 전자기력에 대한 이론적 연구와 영구자석 모터의 진동에 대한 연구를 진행했다. 10개의 극과 9개의 슬롯이 있는 자석 브러시리스 DC 모터. 소음을 연구하고, 전자기력과 고정자 치폭 사이의 관계를 이론적으로 연구하고, 토크 리플과 진동 및 소음의 최적화 결과 사이의 관계를 분석합니다.심양 공과대학의 Tang Renyuan 교수와 Song Zhihuan은 영구 자석 모터의 전자기력과 그 고조파를 연구하기 위한 완전한 분석 방법을 제공했으며, 이는 영구 자석 모터의 소음 이론에 대한 추가 연구를 위한 이론적 뒷받침을 제공했습니다.사인파로 구동되는 영구자석 동기전동기와 주파수 변환기를 중심으로 전자기 진동 소음원을 분석하고, 공극 자기장의 특성 주파수, 수직 전자기력 및 진동 소음을 연구하고, 토크가 발생하는 원인을 연구합니다. 리플이 분석됩니다. Element를 이용하여 토크 맥동을 실험적으로 시뮬레이션하고 검증하였으며, 다양한 슬롯-폴 맞춤 조건에서의 토크 맥동과 에어 갭 길이, 극 호 계수, 모따기 각도, 슬롯 폭이 토크 맥동에 미치는 영향을 분석했습니다. .전자기 반경방향 힘 및 접선력 모델과 해당 모달 시뮬레이션을 수행하고, 전자기력 및 진동 소음 응답을 주파수 영역에서 분석하고 음향 방사 모델을 분석하여 해당 시뮬레이션 및 실험 연구를 수행합니다. 영구 자석 모터 고정자의 주요 모드가 그림에 표시되어 있습니다.
영구 자석 모터의 주요 모드
모터 차체 구조 최적화 기술모터의 주 자속은 실질적으로 반경 방향으로 공극에 들어가 고정자와 회전자에 반경 방향 힘을 발생시켜 전자기 진동과 소음을 유발합니다.동시에 접선모멘트와 축력을 발생시켜 접선진동과 축진동을 일으킵니다.비대칭 모터나 단상 모터 등 많은 경우 발생하는 접선 진동은 매우 크고, 모터에 연결된 부품의 공진을 일으키기 쉬우며 이로 인해 소음이 방사됩니다.전자기 소음을 계산하고 이러한 소음을 분석 및 제어하려면 진동과 소음을 발생시키는 힘파인 그 소스를 알아야 합니다.이러한 이유로 전자기력파 분석은 공극 자기장 분석을 통해 수행됩니다.고정자에 의해 생성된 자속밀도파를 , 자속밀도파라고 가정하면로터에 의해 생성되는 것은, 에어 갭에서의 합성 자속 밀도 파동은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
고정자 및 회전자 슬롯, 권선 분포, 입력 전류 파형 왜곡, 공극 투과도 변동, 회전자 편심 및 동일한 불균형과 같은 요인은 모두 기계적 변형과 진동을 유발할 수 있습니다. 공간 고조파, 시간 고조파, 슬롯 고조파, 편심 고조파 및 기자력의 자기 포화는 모두 힘과 토크의 더 높은 고조파를 생성합니다. 특히 AC 모터의 방사형 힘파는 모터의 고정자와 회전자에 동시에 작용하여 자기 회로 왜곡을 생성합니다.고정자 프레임과 회전자 케이싱 구조는 모터 소음의 주요 방사원입니다.반경방향 힘이 고정자 베이스 시스템의 고유 진동수에 가깝거나 같으면 공진이 발생하여 모터 고정자 시스템이 변형되고 진동과 음향 소음이 발생합니다.대부분의 경우,저주파 2f, 고차 반경 방향 힘으로 인한 자기 변형 소음은 무시할 수 있습니다(f는 모터의 기본 주파수, p는 모터 극 쌍의 수). 그러나 자기왜곡에 의해 유도된 반경방향 힘은 공극 자기장에 의해 유도된 반경방향 힘의 약 50%에 도달할 수 있습니다.인버터로 구동되는 모터의 경우 고정자 권선 전류에 고차 시간 고조파가 존재하기 때문에 시간 고조파는 일반적으로 공간 고조파에 의해 생성되는 맥동 토크보다 큰 추가 맥동 토크를 생성합니다. 큰.또한 정류부에서 발생한 전압 리플도 중간회로를 거쳐 인버터로 전달되어 또 다른 종류의 맥동토크가 발생하게 된다.영구자석 동기전동기의 전자기 소음에 있어서는 Maxwell 힘과 자왜력이 모터 진동 및 소음을 발생시키는 주요 요인입니다.
모터 고정자 진동 특성모터의 전자기 소음은 에어 갭 자기장에 의해 생성된 전자기력 파동의 주파수, 차수 및 진폭과 관련될 뿐만 아니라 모터 구조의 자연 모드와도 관련됩니다.전자기 소음은 주로 모터 고정자와 케이싱의 진동에 의해 발생됩니다.따라서 사전에 이론식이나 시뮬레이션을 통해 고정자의 고유진동수를 예측하고 전자기력 주파수와 고정자의 고유진동수를 엇갈리게 하는 것은 전자기 노이즈를 줄이는 효과적인 수단입니다.모터의 방사형 힘파의 주파수가 고정자의 특정 차수의 고유 주파수와 같거나 가까울 때 공진이 발생합니다.이때, 방사형 힘파의 진폭이 크지 않더라도 고정자의 큰 진동을 유발하여 큰 전자기 소음이 발생하게 됩니다.모터 소음에 있어서 가장 중요한 것은 그림과 같이 방사형 진동을 주축으로 하는 자연 모드, 축 차수가 0이고 공간 모드 형상이 6차 이하인 자연 모드를 연구하는 것입니다.
고정자 진동 형태
모터의 진동 특성을 분석할 때 모터 고정자의 모드 형상 및 주파수에 대한 감쇠의 영향이 제한되어 있으므로 무시할 수 있습니다.구조적 감쇠는 그림과 같이 높은 에너지 소산 메커니즘을 적용하여 공진 주파수 근처의 진동 수준을 감소시키는 것으로 공진 주파수 또는 그 근처에서만 고려됩니다.
감쇠 효과
고정자에 권선을 추가한 후 철심 슬롯의 권선 표면을 바니시로 처리하고 절연지, 바니시 및 동선을 서로 접착시키고 슬롯의 절연지도 치아에 밀착시킵니다 철심의.따라서 슬롯 내 권선은 철심에 특정 강성 기여를 하며 추가 질량으로 처리될 수 없습니다.해석을 위해 유한요소법을 사용하는 경우, 코깅의 권선 재질에 따라 다양한 기계적 특성을 특성화하는 매개변수를 구하는 것이 필요합니다.프로세스를 구현하는 동안 딥핑 페인트의 품질을 보장하고, 코일 권선의 장력을 높이고, 권선과 철심의 견고성을 개선하고, 모터 구조의 강성을 높이고, 자연 주파수를 높여 방지하도록 노력하십시오. 공진, 진동 진폭 감소 및 전자파 감소. 소음.케이싱에 압입된 고정자의 고유 진동수는 단일 고정자 코어의 고유 진동수와 다릅니다. 케이싱은 고정자 구조의 고체 주파수, 특히 저차 고체 주파수를 크게 향상시킬 수 있습니다. 회전 속도 작동 지점이 증가하면 모터 설계에서 공진을 방지하기가 어려워집니다.모터를 설계할 때 쉘 구조의 복잡성을 최소화해야 하며, 쉘의 두께를 적절히 증가시켜 공진 발생을 방지함으로써 모터 구조의 고유 주파수를 높일 수 있습니다.또한, 유한요소 추정을 사용할 때에는 고정자 코어와 케이싱 사이의 접촉 관계를 합리적으로 설정하는 것이 매우 중요합니다.
모터의 전자기 분석모터의 전자기 설계에 대한 중요한 지표로서 자기 밀도는 일반적으로 모터의 작동 상태를 반영할 수 있습니다.따라서 먼저 자기밀도 값을 추출하여 확인하고, 첫 번째는 시뮬레이션의 정확성을 검증하는 것이고, 두 번째는 후속 전자기력 추출을 위한 기초를 제공하는 것입니다.추출된 모터 자속밀도 클라우드 다이어그램은 다음 그림과 같습니다.
클라우드 맵에서 자기 분리 브리지 위치의 자기 밀도가 고정자와 회전자 코어의 BH 곡선 변곡점보다 훨씬 높음을 알 수 있으며, 이는 더 나은 자기 분리 효과를 나타낼 수 있습니다.
에어 갭 자속 밀도 곡선모터 에어갭의 자기밀도와 톱니 위치를 추출하여 곡선을 그리면 모터 에어갭의 자기밀도와 톱니의 자기밀도의 구체적인 값을 볼 수 있습니다. 톱니의 자기밀도는 재료의 변곡점으로부터 일정한 거리를 두고 있는데, 이는 모터를 고속으로 설계할 때 철손이 높아서 발생하는 것으로 추정된다.
모터 모달 분석모터 구조 모델과 그리드를 기반으로 재질을 정의하고, 고정자 코어를 구조강으로 정의하고, 케이싱을 알루미늄 재질로 정의하여 모터 전체에 대한 모달 해석을 수행합니다.모터의 전체 모드는 아래 그림과 같이 얻어집니다.
1차 모드 형상
2차 모드 형상
3차 모드 형상
모터 진동 분석모터의 조화 응답을 분석하고 다양한 속도에서의 진동 가속도 결과를 아래 그림에 표시합니다.