Studie om påvirkning av stators elektromagnetiske kraft
Den elektromagnetiske støyen til statoren i motoren påvirkes hovedsakelig av to faktorer, den elektromagnetiske eksitasjonskraften og den strukturelle responsen og akustisk stråling forårsaket av den tilsvarende eksitasjonskraften. En gjennomgang av forskningen.
Professor ZQZhu fra University of Sheffield, Storbritannia, etc. brukte den analytiske metoden for å studere den elektromagnetiske kraften og støyen til permanentmagnetmotorstatoren, den teoretiske studien av den elektromagnetiske kraften til den børsteløse permanentmagnetmotoren og vibrasjonen til permanentmagnetmotoren. magnet børsteløs DC-motor med 10 poler og 9 spor. Støyen studeres, forholdet mellom den elektromagnetiske kraften og statortannens bredde studeres teoretisk, og forholdet mellom dreiemomentrippelen og optimaliseringsresultatene av vibrasjon og støy analyseres.Professor Tang Renyuan og Song Zhihuan fra Shenyang University of Technology ga en komplett analytisk metode for å studere den elektromagnetiske kraften og dens harmoniske i permanentmagnetmotoren, som ga teoretisk støtte for videre forskning på støyteorien til permanentmagnetmotoren.Den elektromagnetiske vibrasjonsstøykilden analyseres rundt den permanentmagnetiske synkronmotoren drevet av sinusbølgen og frekvensomformeren, den karakteristiske frekvensen til luftgapets magnetfelt, den normale elektromagnetiske kraften og vibrasjonsstøyen studeres, og årsaken til dreiemomentet krusning analyseres. Dreiemomentpulseringen ble simulert og verifisert eksperimentelt ved å bruke elementet, og momentpulsasjonen under forskjellige spalte-pol-tilpasningsforhold, samt effekten av luftgaplengde, polbuekoeffisient, avfaset vinkel og spaltebredde på dreiemomentpulseringen ble analysert. .Den elektromagnetiske radielle kraften og tangentiell kraftmodellen, og den tilsvarende modale simuleringen utføres, den elektromagnetiske kraften og vibrasjonsstøyresponsen analyseres i frekvensdomenet og den akustiske strålingsmodellen analyseres, og tilsvarende simulering og eksperimentell forskning utføres. Det påpekes at hovedmodusene til permanentmagnetmotorstatoren er vist i figuren.
Hovedmodusen til permanentmagnetmotor
Teknologi for optimalisering av motorkroppsstrukturDen magnetiske hovedfluksen i motoren går inn i luftgapet hovedsakelig radialt, og genererer radielle krefter på statoren og rotoren, noe som forårsaker elektromagnetisk vibrasjon og støy.Samtidig genererer den tangentiell moment og aksial kraft, noe som forårsaker tangentiell vibrasjon og aksial vibrasjon.I mange tilfeller, for eksempel asymmetriske motorer eller enfasemotorer, er den genererte tangentielle vibrasjonen veldig stor, og det er lett å forårsake resonans av komponenter koblet til motoren, noe som resulterer i utstrålt støy.For å beregne elektromagnetisk støy, og for å analysere og kontrollere disse støyene, er det nødvendig å kjenne kilden deres, som er kraftbølgen som genererer vibrasjoner og støy.Av denne grunn blir analysen av elektromagnetiske kraftbølger utført gjennom analysen av luftgapets magnetfelt.Forutsatt at den magnetiske flukstetthetsbølgen produsert av statoren er , og den magnetiske flukstetthetsbølgenprodusert av rotoren er, så kan deres sammensatte magnetiske flukstetthetsbølge i luftgapet uttrykkes som følger:
Faktorer som stator- og rotorslissing, viklingsfordeling, inngangsstrømbølgeformforvrengning, luftgappermeansfluktuasjoner, rotoreksentrisitet og den samme ubalansen kan alle føre til mekanisk deformasjon og deretter vibrasjon. Romharmonikken, tidsharmonikken, sporharmonikken, eksentrisitetsharmonikken og magnetisk metning av magnetomotorisk kraft genererer alle høyere harmoniske av kraft og dreiemoment. Spesielt den radielle kraftbølgen i AC-motoren, den vil virke på motorens statoren og rotoren samtidig og produsere magnetisk kretsforvrengning.Statorrammen og rotorhusets struktur er den viktigste strålingskilden til motorstøy.Hvis den radielle kraften er nær eller lik den naturlige frekvensen til stator-base-systemet, vil det oppstå resonans, noe som vil forårsake deformasjon av motorens statorsystem og generere vibrasjoner og akustisk støy.I de fleste tilfeller,den magnetostriktive støyen forårsaket av lavfrekvent 2f, høyordens radiell kraft er ubetydelig (f er grunnfrekvensen til motoren, p er antall motorpolpar). Imidlertid kan den radielle kraften indusert av magnetostriksjon nå omtrent 50 % av den radielle kraften indusert av luftgapets magnetfelt.For en motor drevet av en omformer, på grunn av eksistensen av høyordens tidsharmoniske i strømmen til statorviklingene, vil tidsharmonikken generere ytterligere pulserende dreiemoment, som vanligvis er større enn det pulserende dreiemomentet generert av romharmonikken. stor.I tillegg blir spenningsrippelen som genereres av likeretterenheten også overført til omformeren gjennom mellomkretsen, noe som resulterer i en annen type pulserende dreiemoment.Når det gjelder den elektromagnetiske støyen til synkronmotoren med permanent magnet, er Maxwell-kraft og magnetostriktiv kraft hovedfaktorene som forårsaker motorvibrasjoner og støy.
Motorstator vibrasjonsegenskaperDen elektromagnetiske støyen til motoren er ikke bare relatert til frekvensen, rekkefølgen og amplituden til den elektromagnetiske kraftbølgen generert av luftgapets magnetfelt, men også relatert til den naturlige modusen til motorstrukturen.Elektromagnetisk støy genereres hovedsakelig av vibrasjonen av motorstatoren og huset.Derfor er å forutsi den naturlige frekvensen til statoren gjennom teoretiske formler eller simuleringer på forhånd, og forskyvning av den elektromagnetiske kraftfrekvensen og den naturlige frekvensen til statoren, et effektivt middel for å redusere elektromagnetisk støy.Når frekvensen til den radielle kraftbølgen til motoren er lik eller nær den naturlige frekvensen til en viss rekkefølge av statoren, vil resonans bli forårsaket.På dette tidspunktet, selv om amplituden til den radielle kraftbølgen ikke er stor, vil det forårsake en stor vibrasjon av statoren, og derved generere en stor elektromagnetisk støy.For motorstøy er det viktigste å studere de naturlige modusene med radiell vibrasjon som hoved, den aksiale rekkefølgen er null, og den romlige modusformen er under sjette orden, som vist i figuren.
Stator vibrasjonsform
Når du analyserer vibrasjonsegenskapene til motoren, på grunn av den begrensede påvirkningen av demping på modusformen og frekvensen til motorstatoren, kan den ignoreres.Strukturell demping er reduksjonen av vibrasjonsnivåer nær resonansfrekvensen ved å bruke en høyenergispredningsmekanisme, som vist, og vurderes kun ved eller nær resonansfrekvensen.
dempende effekt
Etter å ha lagt viklinger til statoren, behandles overflaten av viklingene i jernkjernesporet med lakk, isolasjonspapiret, lakk og kobbertråd er festet til hverandre, og isolasjonspapiret i sporet er også tett festet til tennene av jernkjernen.Derfor har viklingen i sporet et visst stivhetsbidrag til jernkjernen og kan ikke behandles som en ekstra masse.Når den endelige elementmetoden brukes til analyse, er det nødvendig å oppnå parametere som karakteriserer ulike mekaniske egenskaper i henhold til materialet til viklingene i tannhjulet.Under gjennomføringen av prosessen, prøv å sikre kvaliteten på dyppemalingen, øke spenningen til spoleviklingen, forbedre tettheten til viklingen og jernkjernen, øke stivheten til motorstrukturen, øke den naturlige frekvensen for å unngå resonans, redusere vibrasjonsamplituden og redusere elektromagnetiske bølger. støy.Statorens naturlige frekvens etter å ha blitt presset inn i foringsrøret er forskjellig fra den enkelt statorkjernen. Foringsrøret kan forbedre den solide frekvensen til statorstrukturen betydelig, spesielt den lave ordens solide frekvensen. Økningen av driftspunkter for rotasjonshastighet øker vanskeligheten med å unngå resonans i motordesign.Ved utforming av motoren bør kompleksiteten til skallstrukturen minimeres, og den naturlige frekvensen til motorstrukturen kan økes ved å øke tykkelsen på skallet passende for å unngå forekomst av resonans.I tillegg er det svært viktig å sette kontaktforholdet mellom statorkjernen og foringsrøret på en rimelig måte ved bruk av endelig element-estimering.
Elektromagnetisk analyse av motorerSom en viktig indikator på den elektromagnetiske utformingen av motoren, kan den magnetiske tettheten vanligvis gjenspeile motorens arbeidstilstand.Derfor trekker og kontrollerer vi først den magnetiske tetthetsverdien, den første er å verifisere nøyaktigheten til simuleringen, og den andre er å gi grunnlag for den påfølgende utvinningen av elektromagnetisk kraft.Det ekstraherte skydiagrammet for motormagnetisk tetthet er vist i følgende figur.
Det kan sees fra skykartet at den magnetiske tettheten ved posisjonen til den magnetiske isolasjonsbroen er mye høyere enn infleksjonspunktet til BH-kurven til statoren og rotorkjernen, noe som kan spille en bedre magnetisk isolasjonseffekt.
Luftspalte flukstetthetskurveTrekk ut de magnetiske tetthetene til motorluftgapet og tannposisjonen, tegn en kurve, og du kan se de spesifikke verdiene for motorluftgapets magnetiske tetthet og tannmagnetiske tetthet. Den magnetiske tettheten til tannen er en viss avstand fra materialets bøyningspunkt, som antas å være forårsaket av det høye jerntapet når motoren er konstruert med høy hastighet.
Motor modal analyseBasert på motorstrukturmodellen og rutenettet, definer materialet, definer statorkjernen som konstruksjonsstål, og definer foringsrøret som aluminiumsmateriale, og utfør modalanalyse på motoren som helhet.Den generelle modusen til motoren oppnås som vist i figuren nedenfor.
førsteordens modusform
annenordens modusform
tredjeordens modusform
MotorvibrasjonsanalyseDen harmoniske responsen til motoren analyseres, og resultatene av vibrasjonsakselerasjon ved forskjellige hastigheter er vist i figuren nedenfor.
1000Hz radiell akselerasjon
1500Hz radiell akselerasjon
2000Hz radiell akselerasjonInnleggstid: 13. juni 2022