Вибрации и бучава на мотор со постојан магнет

Студија за влијанието на електромагнетната сила на статорот

Електромагнетниот шум на статорот во моторот главно е под влијание на два фактора, електромагнетната сила на возбудување и структурниот одговор и акустичното зрачење предизвикани од соодветната возбудна сила. Преглед на истражувањето.

 

Проф. DC мотор без четкички со магнет со 10 столбови и 9 слотови. Се проучува бучавата, теоретски се проучува врската помеѓу електромагнетната сила и ширината на забот на статорот и се анализира односот помеѓу бранувањето на вртежниот момент и резултатите од оптимизацијата на вибрациите и бучавата.
Проф.Изворот на бучава со електромагнетни вибрации се анализира околу синхрониот мотор со постојан магнет напојуван од синусниот бран и конверторот на фреквенцијата, се проучува карактеристичната фреквенција на магнетното поле на воздушниот јаз, нормалната електромагнетна сила и бучавата од вибрации и се проучува причината за вртежниот момент. се анализира бранувањето. Пулсирањето на вртежниот момент беше симулирано и проверено експериментално со користење на Елементот, а пулсирањето на вртежниот момент под различни услови за вклопување на отворот-пол, како и ефектите од должината на воздушниот јаз, коефициентот на половиот лак, заоблениот агол и ширината на отворот на пулсирањето на вртежниот момент беа анализирани. .
Моделот на електромагнетната радијална сила и тангенцијалната сила и соодветната модална симулација е извршена, електромагнетната сила и одговорот на бучавата од вибрации се анализираат во доменот на фреквенцијата и се анализира моделот на акустично зрачење и се спроведуваат соодветните симулации и експериментални истражувања. Се истакнува дека главните режими на статорот на моторот со постојан магнет се прикажани на сликата.

Слика

Главниот режим на мотор со постојан магнет

 

Технологија за оптимизација на структурата на моторното тело
Главниот магнетен флукс во моторот значително радијално влегува во воздушниот јаз и генерира радијални сили на статорот и роторот, предизвикувајќи електромагнетни вибрации и бучава.Во исто време, генерира тангенцијален момент и аксијална сила, предизвикувајќи тангенцијални вибрации и аксијални вибрации.Во многу прилики, како што се асиметрични мотори или еднофазни мотори, генерираната тангенцијална вибрација е многу голема и лесно е да се предизвика резонанца на компонентите поврзани со моторот, што резултира со зрачен шум.За да се пресмета електромагнетниот шум, и да се анализираат и контролираат овие звуци, потребно е да се знае нивниот извор, а тоа е бранот на сила што генерира вибрации и бучава.Поради оваа причина, анализата на брановите на електромагнетната сила се врши преку анализа на магнетното поле на воздушниот јаз.
Под претпоставка дека бранот на густина на магнетниот тек произведен од статорот е , и бранот на густина на магнетниот текСликапроизведени од роторот еСлика, тогаш нивниот композитен бран на густина на магнетниот тек во воздушниот јаз може да се изрази на следниов начин:

 

Фактори како што се отворот на статорот и роторот, дистрибуцијата на намотување, нарушувањето на брановата форма на влезната струја, флуктуацијата на пропустливоста на воздушниот јаз, ексцентричноста на роторот и истата нерамнотежа, сите може да доведат до механичка деформација, а потоа и до вибрации. Просторните хармоници, временските хармоници, хармониците на слотот, хармониците на ексцентричност и магнетната заситеност на магнетомоторната сила, сите генерираат повисоки хармоници на сила и вртежен момент. Особено радијалниот бран на сила во моторот со наизменична струја, тој ќе делува на статорот и роторот на моторот во исто време и ќе произведе дисторзија на магнетното коло.
Структурата на рамката на статорот и обвивката на роторот е главниот извор на зрачење на моторниот шум.Ако радијалната сила е блиску или еднаква на природната фреквенција на системот на статорот-база, ќе настане резонанца, што ќе предизвика деформација на системот на статорот на моторот и ќе генерира вибрации и акустична бучава.
Во повеќето случаи,Сликамагнетостриктивниот шум предизвикан од ниската фреквенција 2f, радијална сила од висок ред е занемарлив (f е основната фреквенција на моторот, p е бројот на парови на моторни полови). Сепак, радијалната сила индуцирана од магнетострикција може да достигне околу 50% од радијалната сила индуцирана од магнетното поле на воздушниот јаз.
За мотор управуван од инвертер, поради постоењето на временски хармоници од висок ред во струјата на неговите намотки на статорот, временските хармоници ќе генерираат дополнителен пулсирачки вртежен момент, кој обично е поголем од пулсирачкиот вртежен момент генериран од просторните хармоници. голема.Дополнително, бранувањето на напонот генерирано од единицата за исправување исто така се пренесува до инверторот преку средното коло, што резултира со друг вид пулсирачки вртежен момент.
Што се однесува до електромагнетниот шум на синхрониот мотор со постојан магнет, Максвеловата сила и магнетостриктивната сила се главните фактори кои предизвикуваат вибрации и бучава на моторот.

 

Карактеристики на вибрации на статорот на моторот
Електромагнетниот шум на моторот не е поврзан само со фреквенцијата, редот и амплитудата на бранот на електромагнетната сила генериран од магнетното поле на воздушниот јаз, туку е поврзан и со природниот режим на структурата на моторот.Електромагнетниот шум главно се создава од вибрациите на статорот и куќиштето на моторот.Затоа, однапред предвидувањето на природната фреквенција на статорот преку теоретски формули или симулации и зашеметувањето на фреквенцијата на електромагнетната сила и природната фреквенција на статорот, е ефикасно средство за намалување на електромагнетниот шум.
Кога фреквенцијата на бранот на радијалната сила на моторот е еднаква или блиску до природната фреквенција од одреден ред на статорот, ќе се предизвика резонанца.Во тоа време, дури и ако амплитудата на бранот на радијалната сила не е голема, тоа ќе предизвика голема вибрација на статорот, а со тоа ќе генерира голем електромагнетен шум.За моторниот шум, најважно е да се проучат природните режими со радијални вибрации како главни, аксијалниот редослед е нула, а формата на просторниот режим е под шестиот ред, како што е прикажано на сликата.

Слика

Форма на вибрации на статорот

 

При анализа на карактеристиките на вибрациите на моторот, поради ограниченото влијание на амортизацијата врз обликот на режимот и фреквенцијата на статорот на моторот, тоа може да се игнорира.Структурното придушување е намалување на нивоата на вибрации во близина на резонантната фреквенција со примена на механизам за дисипација на висока енергија, како што е прикажано, и се смета само на или во близина на резонантната фреквенција.

Слика

ефект на амортизација

По додавањето на намотки на статорот, површината на намотките во отворот на железното јадро се обработува со лак, изолационата хартија, лакот и бакарната жица се прицврстени една на друга, а изолационата хартија во процепот е исто така тесно прицврстена за забите. на железното јадро.Затоа, намотката во процепот има одреден придонес за вкочанетост на железното јадро и не може да се третира како дополнителна маса.Кога се користи методот на конечни елементи за анализа, неопходно е да се добијат параметри кои карактеризираат различни механички својства според материјалот на намотките во запчаникот.За време на спроведувањето на процесот, обидете се да го обезбедите квалитетот на бојата за натопување, да ја зголемите напнатоста на намотувањето на серпентина, да ја подобрите затегнатоста на ликвидацијата и железното јадро, да ја зголемите цврстината на структурата на моторот, да ја зголемите природната фреквенција за да избегнете резонанца, намалување на амплитудата на вибрациите и намалување на електромагнетните бранови. бучава.
Природната фреквенција на статорот откако ќе се притисне во куќиштето е различна од онаа на единечното јадро на статорот. Куќиштето може значително да ја подобри цврстата фреквенција на структурата на статорот, особено цврстата фреквенција од низок ред. Зголемувањето на работните точки на брзината на ротација ја зголемува тешкотијата за избегнување на резонанца во дизајнот на моторот.При дизајнирање на моторот, сложеноста на структурата на обвивката треба да се минимизира, а природната фреквенција на структурата на моторот може да се зголеми со соодветно зголемување на дебелината на обвивката за да се избегне појава на резонанца.Дополнително, многу е важно разумно да се постави контактната врска помеѓу јадрото на статорот и обвивката кога се користи проценка на конечни елементи.

 

Електромагнетна анализа на мотори
Како важен индикатор за електромагнетниот дизајн на моторот, магнетната густина обично може да ја рефлектира работната состојба на моторот.Затоа, прво ја извлекуваме и проверуваме вредноста на магнетната густина, првата е да ја потврдиме точноста на симулацијата, а втората е да обезбедиме основа за последователно извлекување на електромагнетната сила.Дијаграмот на облакот со магнетна густина на извлечениот мотор е прикажан на следната слика.

Слика

Од мапата на облакот може да се види дека магнетната густина на позицијата на мостот за магнетна изолација е многу повисока од точката на флексија на кривата BH на јадрото на статорот и роторот, што може да игра подобар ефект на магнетна изолација.

Слика

Крива на густина на флуксот на воздушниот јаз
Извлечете ги магнетните густини на воздушниот јаз на моторот и положбата на забот, нацртајте крива и можете да ги видите специфичните вредности на магнетната густина на воздушниот јаз на моторот и магнетната густина на забот. Магнетната густина на забот е одредено растојание од точката на навивање на материјалот, што се претпоставува дека е предизвикано од големата загуба на железо кога моторот е дизајниран со голема брзина.

 

Моторна модална анализа
Врз основа на моделот и мрежата на структурата на моторот, дефинирајте го материјалот, дефинирајте го јадрото на статорот како конструктивен челик и дефинирајте го куќиштето како алуминиумски материјал и спроведете модална анализа на моторот како целина.Целокупниот режим на моторот се добива како што е прикажано на сликата подолу.

Слика

форма на режим од прв ред
 

Слика

форма на режим од втор ред
 

Слика

форма на режим од трет ред

 

Анализа на вибрации на моторот
Хармоничниот одговор на моторот е анализиран, а резултатите од забрзувањето на вибрациите при различни брзини се прикажани на сликата подолу.
 

Слика

Радијално забрзување од 1000 Hz

Слика

Радијално забрзување од 1500 Hz

 

Радијално забрзување од 2000 Hz

Време на објавување: Јуни-13-2022 година