Stator Elektromanyetik Kuvvetinin Etkisi Üzerine Çalışma
Motordaki statorun elektromanyetik gürültüsü esas olarak iki faktörden etkilenir: elektromanyetik uyarma kuvveti ve karşılık gelen uyarma kuvvetinin neden olduğu yapısal tepki ve akustik radyasyon. Araştırmanın gözden geçirilmesi.
İngiltere'deki Sheffield Üniversitesi'nden Profesör ZQZhu, kalıcı mıknatıslı motor statorunun elektromanyetik kuvvetini ve gürültüsünü, kalıcı mıknatıslı fırçasız motorun elektromanyetik kuvvetinin teorik çalışmasını ve kalıcı mıknatıslı motorun titreşimini incelemek için analitik yöntemi kullandı. 10 kutuplu ve 9 yuvalı mıknatıslı fırçasız DC motor. Gürültü incelenmiş, elektromanyetik kuvvet ile stator diş genişliği arasındaki ilişki teorik olarak incelenmiş ve tork dalgalanması ile titreşim ve gürültünün optimizasyon sonuçları arasındaki ilişki analiz edilmiştir.Shenyang Teknoloji Üniversitesi'nden Profesör Tang Renyuan ve Song Zhihuan, kalıcı mıknatıslı motordaki elektromanyetik kuvveti ve onun harmoniklerini incelemek için eksiksiz bir analitik yöntem sağladılar ve bu, kalıcı mıknatıslı motorun gürültü teorisi üzerine daha fazla araştırma için teorik destek sağladı.Sinüs dalgası ve frekans dönüştürücü tarafından desteklenen sabit mıknatıslı senkron motor etrafında elektromanyetik titreşim gürültü kaynağı analiz edilir, hava boşluğu manyetik alanının karakteristik frekansı, normal elektromanyetik kuvvet ve titreşim gürültüsü incelenir ve torkun nedeni araştırılır. Dalgalanma analiz ediliyor. Tork titreşimi, Eleman kullanılarak deneysel olarak simüle edildi ve doğrulandı ve farklı yarık-kutup uyum koşulları altında tork titreşiminin yanı sıra hava boşluğu uzunluğunun, kutup ark katsayısının, pah açısının ve yuva genişliğinin tork titreşimi üzerindeki etkileri analiz edildi. .Elektromanyetik radyal kuvvet ve teğetsel kuvvet modeli ve bunlara karşılık gelen modal simülasyon gerçekleştirilir, elektromanyetik kuvvet ve titreşim gürültü tepkisi frekans alanında analiz edilir ve akustik radyasyon modeli analiz edilir ve ilgili simülasyon ve deneysel araştırmalar yürütülür. Şekilde sabit mıknatıslı motor statorunun ana modlarının gösterildiğine dikkat çekilmiştir.
Sabit mıknatıslı motorun ana modu
Motor gövdesi yapısı optimizasyon teknolojisiMotordaki ana manyetik akı, hava boşluğuna büyük ölçüde radyal olarak girer ve stator ve rotor üzerinde radyal kuvvetler oluşturarak elektromanyetik titreşime ve gürültüye neden olur.Aynı zamanda teğetsel moment ve eksenel kuvvet üreterek teğetsel titreşime ve eksenel titreşime neden olur.Asimetrik motorlar veya tek fazlı motorlar gibi birçok durumda, üretilen teğetsel titreşim çok büyüktür ve motora bağlı bileşenlerin rezonansına neden olmak kolaydır, bu da gürültünün yayılmasına neden olur.Elektromanyetik gürültüyü hesaplamak, bu gürültüleri analiz etmek ve kontrol etmek için titreşim ve gürültüyü oluşturan kuvvet dalgası olan kaynağının bilinmesi gerekmektedir.Bu nedenle elektromanyetik kuvvet dalgalarının analizi, hava boşluğu manyetik alanının analizi yoluyla gerçekleştirilir.Stator tarafından üretilen manyetik akı yoğunluk dalgasının ve manyetik akı yoğunluk dalgasınınrotor tarafından üretilen, daha sonra hava boşluğundaki kompozit manyetik akı yoğunluğu dalgası aşağıdaki gibi ifade edilebilir:
Stator ve rotor yarıklanması, sargı dağılımı, giriş akımı dalga biçimi bozulması, hava boşluğu geçirgenliği dalgalanması, rotor eksantrikliği ve aynı dengesizlik gibi faktörlerin tümü mekanik deformasyona ve ardından titreşime yol açabilir. Uzay harmonikleri, zaman harmonikleri, slot harmonikleri, eksantriklik harmonikleri ve manyetomotor kuvvetinin manyetik doygunluğunun tümü, daha yüksek kuvvet ve tork harmonikleri üretir. Özellikle AC motordaki radyal kuvvet dalgası, motorun statoruna ve rotoruna aynı anda etki edecek ve manyetik devre distorsiyonuna neden olacaktır.Stator çerçevesi ve rotor mahfazası yapısı, motor gürültüsünün ana radyasyon kaynağıdır.Radyal kuvvet, stator-taban sisteminin doğal frekansına yakın veya eşitse, motor stator sisteminin deformasyonuna neden olacak ve titreşim ve akustik gürültü oluşturacak rezonans meydana gelecektir.Çoğu durumda,düşük frekans 2f'nin neden olduğu manyetostriktif gürültü, yüksek dereceli radyal kuvvet ihmal edilebilir düzeydedir (f, motorun temel frekansıdır, p, motor kutup çiftlerinin sayısıdır). Bununla birlikte, manyetostriksiyon tarafından indüklenen radyal kuvvet, hava boşluğu manyetik alanı tarafından indüklenen radyal kuvvetin yaklaşık %50'sine ulaşabilir.Bir invertör tarafından tahrik edilen bir motor için, stator sargılarının akımında yüksek dereceli zaman harmoniklerinin varlığı nedeniyle, zaman harmonikleri, genellikle uzay harmonikleri tarafından üretilen titreşimli torktan daha büyük olan ek titreşimli tork üretecektir. büyük.Ek olarak, doğrultucu ünitesi tarafından üretilen voltaj dalgalanması da ara devre aracılığıyla invertöre iletilir ve bu da başka bir tür titreşimli torkla sonuçlanır.Sabit mıknatıslı senkron motorun elektromanyetik gürültüsü söz konusu olduğunda, Maxwell kuvveti ve manyetostriktif kuvvet motor titreşimine ve gürültüsüne neden olan ana faktörlerdir.
Motor stator titreşim özellikleriMotorun elektromanyetik gürültüsü yalnızca hava boşluğu manyetik alanı tarafından üretilen elektromanyetik kuvvet dalgasının frekansı, sırası ve genliği ile ilgili değildir, aynı zamanda motor yapısının doğal modu ile de ilgilidir.Elektromanyetik gürültü esas olarak motor statorunun ve gövdesinin titreşiminden kaynaklanır.Bu nedenle, teorik formüller veya simülasyonlar yoluyla statorun doğal frekansının önceden tahmin edilmesi ve elektromanyetik kuvvet frekansı ile statörün doğal frekansının şaşırtılması, elektromanyetik gürültüyü azaltmanın etkili bir yoludur.Motorun radyal kuvvet dalgasının frekansı, statorun belirli bir sırasının doğal frekansına eşit veya ona yakın olduğunda rezonans meydana gelecektir.Şu anda, radyal kuvvet dalgasının genliği büyük olmasa bile, statorda büyük bir titreşime neden olacak ve böylece büyük bir elektromanyetik gürültü üretecektir.Motor gürültüsü için en önemli şey, şekilde gösterildiği gibi radyal titreşimin ana olduğu, eksenel sıranın sıfır olduğu ve uzaysal mod şeklinin altıncı derecenin altında olduğu doğal modları incelemektir.
Stator titreşim formu
Motorun titreşim özelliklerini analiz ederken, sönümlemenin motor statorunun mod şekli ve frekansı üzerindeki sınırlı etkisi nedeniyle göz ardı edilebilir.Yapısal sönümleme, gösterildiği gibi yüksek enerji dağıtma mekanizması uygulanarak rezonans frekansı yakınındaki titreşim seviyelerinin azaltılmasıdır ve yalnızca rezonans frekansında veya yakınında dikkate alınır.
sönümleme etkisi
Statora sargılar eklendikten sonra, demir çekirdek yuvasındaki sarımların yüzeyi vernikle işlenir, yalıtım kağıdı, vernik ve bakır tel birbirine tutturulur ve yuvadaki yalıtım kağıdı da dişlere sıkı bir şekilde tutturulur. demir çekirdekten.Bu nedenle yuva içi sargının demir çekirdeğe belirli bir sertlik katkısı vardır ve ek bir kütle olarak değerlendirilemez.Analiz için sonlu elemanlar yöntemi kullanıldığında, dişli çarktaki sargıların malzemesine göre çeşitli mekanik özellikleri karakterize eden parametrelerin elde edilmesi gerekir.İşlemin uygulanması sırasında, daldırma boyasının kalitesini sağlamaya çalışın, bobin sarımının gerginliğini artırın, sarımın ve demir çekirdeğin sıkılığını artırın, motor yapısının sertliğini artırın, önlemek için doğal frekansı artırın. rezonans, titreşim genliğini azaltın ve elektromanyetik dalgaları azaltın. gürültü.Statorun mahfazaya bastırıldıktan sonraki doğal frekansı, tek stator çekirdeğininkinden farklıdır. Muhafaza, stator yapısının katı frekansını, özellikle de düşük dereceli katı frekansını önemli ölçüde geliştirebilir. Dönme hızı çalışma noktalarının artması, motor tasarımında rezonanstan kaçınmanın zorluğunu arttırır.Motoru tasarlarken, kabuk yapısının karmaşıklığı en aza indirilmeli ve rezonans oluşumunu önlemek için kabuğun kalınlığı uygun şekilde artırılarak motor yapısının doğal frekansı artırılabilir.Ek olarak, sonlu elemanlar tahmini kullanılırken stator çekirdeği ile kasa arasındaki temas ilişkisinin makul şekilde ayarlanması çok önemlidir.
Motorların Elektromanyetik AnaliziMotorun elektromanyetik tasarımının önemli bir göstergesi olan manyetik yoğunluk genellikle motorun çalışma durumunu yansıtabilir.Bu nedenle, öncelikle manyetik yoğunluk değerini çıkarır ve kontrol ederiz; ilki simülasyonun doğruluğunu doğrulamak, ikincisi ise elektromanyetik kuvvetin daha sonra çıkarılması için bir temel sağlamaktır.Çıkarılan motor manyetik yoğunluk bulut diyagramı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
Bulut haritasından, manyetik izolasyon köprüsünün konumundaki manyetik yoğunluğun, stator ve rotor çekirdeğinin BH eğrisinin bükülme noktasından çok daha yüksek olduğu ve bunun daha iyi bir manyetik izolasyon etkisi oynayabileceği görülebilir.
Hava boşluğu akı yoğunluğu eğrisiMotor hava boşluğunun ve diş pozisyonunun manyetik yoğunluklarını çıkarın, bir eğri çizin ve motor hava boşluğu manyetik yoğunluğunun ve diş manyetik yoğunluğunun belirli değerlerini görebilirsiniz. Dişin manyetik yoğunluğunun malzemenin bükülme noktasına belli bir mesafede olması, bunun da motor yüksek hızda tasarlandığında yüksek demir kaybından kaynaklandığı tahmin edilmektedir.
Motor Modal AnaliziMotor yapı modeli ve ızgarasına göre malzemeyi tanımlayın, stator çekirdeğini yapısal çelik olarak tanımlayın ve kasayı alüminyum malzeme olarak tanımlayın ve bir bütün olarak motor üzerinde modal analiz yapın.Motorun genel modu aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi elde edilir.
birinci dereceden mod şekli
ikinci dereceden mod şekli
üçüncü dereceden mod şekli
Motor titreşim analiziMotorun harmonik tepkisi analiz edilmiş ve çeşitli hızlardaki titreşim ivmesinin sonuçları aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.