Doimiy magnitli dvigatelning tebranishi va shovqini |

Stator elektromagnit kuchining ta'sirini o'rganish

Dvigateldagi statorning elektromagnit shovqini asosan ikkita omil, elektromagnit qo'zg'alish kuchi va mos keladigan qo'zg'alish kuchidan kelib chiqadigan tizimli javob va akustik nurlanishdan ta'sirlanadi. Tadqiqotni ko'rib chiqish.

Buyuk Britaniyaning Sheffild universiteti professori ZQZhu va boshqalar analitik usul yordamida doimiy magnitlangan vosita statorining elektromagnit kuchi va shovqini, doimiy magnit cho'tkasiz motorning elektromagnit kuchini nazariy o'rganish va doimiy magnitlangan dvigatelning tebranishini o'rgandi. 10 qutbli va 9 uyasi bo'lgan magnit cho'tkasiz DC vosita. Shovqin o'rganiladi, elektromagnit kuch va stator tishining kengligi o'rtasidagi bog'liqlik nazariy jihatdan o'rganiladi va moment to'lqini va tebranish va shovqinni optimallashtirish natijalari o'rtasidagi bog'liqlik tahlil qilinadi.

Shenyang texnologiya universiteti professori Tang Renyuan va Song Zhihuan doimiy magnitli dvigatelda elektromagnit kuch va uning harmonikasini o'rganish uchun to'liq analitik usulni taqdim etdilar, bu doimiy magnit motorning shovqin nazariyasi bo'yicha keyingi tadqiqotlar uchun nazariy yordam berdi.Elektromagnit tebranish shovqin manbai sinus to'lqin va chastota konvertori tomonidan quvvatlanadigan doimiy magnit sinxron motor atrofida tahlil qilinadi, havo bo'shlig'ining magnit maydonining xarakterli chastotasi, normal elektromagnit kuch va tebranish shovqini o'rganiladi va momentning sababi. dalgalanma tahlil qilinadi. Moment pulsatsiyasi element yordamida eksperimental tarzda taqlid qilindi va tekshirildi va turli tirqishli qutbli mos sharoitlarda moment pulsatsiyasi, shuningdek, havo bo'shlig'i uzunligi, qutb yoyi koeffitsienti, burchak burchagi va tirqish kengligining moment pulsatsiyasiga ta'siri tahlil qilindi. .

Elektromagnit radial kuch va tangensial kuch modeli va mos keladigan modal simulyatsiya amalga oshiriladi, elektromagnit kuch va tebranish shovqin reaktsiyasi chastota domenida tahlil qilinadi va akustik nurlanish modeli tahlil qilinadi va tegishli simulyatsiya va eksperimental tadqiqotlar olib boriladi. Ta'kidlanganidek, doimiy magnitlangan vosita statorining asosiy rejimlari rasmda ko'rsatilgan.

Rasm

Doimiy magnit motorning asosiy rejimi

Dvigatel tanasi strukturasini optimallashtirish texnologiyasi

Dvigateldagi asosiy magnit oqim havo bo'shlig'iga sezilarli darajada radial tarzda kiradi va stator va rotorda radial kuchlarni hosil qiladi, bu esa elektromagnit tebranish va shovqinni keltirib chiqaradi.Shu bilan birga, u tangensial moment va eksenel kuch hosil qiladi, bu esa tangensial tebranish va eksenel tebranish hosil qiladi.Ko'p hollarda, masalan, assimetrik motorlar yoki bir fazali motorlar, hosil bo'lgan tangensial tebranish juda katta va dvigatelga ulangan komponentlarning rezonansini keltirib chiqarishi oson, bu esa radiatsiyaviy shovqinga olib keladi.Elektromagnit shovqinni hisoblash va bu shovqinlarni tahlil qilish va nazorat qilish uchun ularning manbasini bilish kerak, bu tebranish va shovqin hosil qiluvchi kuch to'lqinidir.Shu sababli, elektromagnit kuch to'lqinlarini tahlil qilish havo bo'shlig'i magnit maydonini tahlil qilish orqali amalga oshiriladi.

Stator tomonidan ishlab chiqarilgan magnit oqim zichligi to'lqini va magnit oqim zichligi to'lqini deb faraz qilsak. Rasm

rotor tomonidan ishlab chiqariladi Rasm

, keyin havo bo'shlig'idagi ularning kompozit magnit oqimining zichligi to'lqinini quyidagicha ifodalash mumkin:

Stator va rotor teshiklari, o'rash taqsimoti, kirish oqimining to'lqin shaklining buzilishi, havo bo'shlig'ining o'tkazuvchanligi, rotorning eksantrikligi va bir xil muvozanatsizlik kabi omillar mexanik deformatsiyaga, keyin esa tebranishga olib kelishi mumkin. Kosmik harmonikalar, vaqt garmoniklari, slot harmonikalari, eksantriklik harmonikalari va magnit harakatlantiruvchi kuchning magnit to'yinganligi kuch va momentning yuqori harmonikasini hosil qiladi. Ayniqsa, AC motoridagi radial kuch to'lqini, u bir vaqtning o'zida vosita statoriga va rotoriga ta'sir qiladi va magnit kontaktlarning zanglashiga olib keladi.

Stator ramkasi va rotor korpusi dvigatel shovqinining asosiy nurlanish manbai hisoblanadi.Radial kuch stator-tayanch tizimining tabiiy chastotasiga yaqin yoki unga teng bo'lsa, rezonans paydo bo'ladi, bu vosita stator tizimining deformatsiyasiga olib keladi va tebranish va akustik shovqin hosil qiladi.

Aksariyat hollarda, Rasm

past chastotali 2f, yuqori tartibli radial kuchdan kelib chiqqan magnitostriktiv shovqin ahamiyatsiz (f - dvigatelning asosiy chastotasi, p - motor qutb juftlarining soni). Biroq, magnitostriktsiyadan kelib chiqadigan radial kuch havo bo'shlig'i magnit maydoni tomonidan induktsiya qilingan radial kuchning taxminan 50% ga yetishi mumkin.

İnvertor tomonidan boshqariladigan vosita uchun, uning stator o'rashlari oqimida yuqori tartibli vaqt harmoniklari mavjudligi sababli, vaqt harmoniklari qo'shimcha pulsatsiyalanuvchi momentni hosil qiladi, bu odatda kosmik harmonikalar tomonidan ishlab chiqarilgan pulsatsiyalanuvchi momentdan kattaroqdir. katta.Bunga qo'shimcha ravishda, rektifikator bloki tomonidan ishlab chiqarilgan kuchlanish to'lqini oraliq zanjir orqali inverterga uzatiladi, buning natijasida boshqa turdagi pulsatsiyalanuvchi moment paydo bo'ladi.

Doimiy magnit sinxron motorning elektromagnit shovqiniga kelsak, Maksvell kuchi va magnitostriktiv kuch vosita tebranishi va shovqinini keltirib chiqaradigan asosiy omillardir.

Dvigatel statorining tebranish xususiyatlari

Dvigatelning elektromagnit shovqini nafaqat havo bo'shlig'i magnit maydoni tomonidan yaratilgan elektromagnit kuch to'lqinining chastotasi, tartibi va amplitudasi bilan bog'liq emas, balki vosita strukturasining tabiiy rejimi bilan ham bog'liq.Elektromagnit shovqin asosan vosita statori va korpusining tebranishi natijasida hosil bo'ladi.Shuning uchun, statorning tabiiy chastotasini nazariy formulalar yoki simulyatsiyalar orqali oldindan bashorat qilish va elektromagnit kuch chastotasini va statorning tabiiy chastotasini hayratda qoldirish elektromagnit shovqinni kamaytirishning samarali vositasidir.

Dvigatelning radial kuch to'lqinining chastotasi statorning ma'lum bir tartibining tabiiy chastotasiga teng yoki yaqin bo'lsa, rezonans paydo bo'ladi.Bu vaqtda, radial kuch to'lqinining amplitudasi katta bo'lmasa ham, u statorning katta tebranishiga olib keladi va shu bilan katta elektromagnit shovqin hosil qiladi.Dvigatel shovqini uchun, eng muhimi, asosiy sifatida radial tebranish bilan tabiiy rejimlarni o'rganish, eksenel tartib nolga teng va fazoviy rejim shakli rasmda ko'rsatilganidek, oltinchi tartibdan past bo'ladi.

Rasm

Stator tebranish shakli

Dvigatelning tebranish xususiyatlarini tahlil qilganda, amortizatsiyaning vosita statorining rejim shakli va chastotasiga ta'siri cheklanganligi sababli, uni e'tiborsiz qoldirish mumkin.Strukturaviy damping - ko'rsatilganidek, yuqori energiyani yo'qotish mexanizmini qo'llash orqali rezonans chastotasi yaqinidagi tebranish darajasini pasaytirish va faqat rezonans chastotasida yoki yaqinida hisobga olinadi.

Rasm

damping ta'siri

Statorga o'rashlarni qo'shgandan so'ng, temir yadro uyasidagi o'rashlarning yuzasi lak bilan ishlanadi, izolyatsion qog'oz, lak va mis sim bir-biriga biriktiriladi va tirqishdagi izolyatsion qog'oz ham tishlarga mahkam yopishtiriladi. temir yadrodan.Shuning uchun, yiv ichidagi o'rash temir yadroga ma'lum bir qattiqlik hissasiga ega va uni qo'shimcha massa sifatida ko'rib chiqish mumkin emas.Tahlil qilish uchun chekli elementlar usuli qo'llanilganda, tishli o'rashlar materialiga ko'ra turli xil mexanik xususiyatlarni tavsiflovchi parametrlarni olish kerak.Jarayonni amalga oshirish jarayonida cho'ktiruvchi bo'yoq sifatini ta'minlashga harakat qiling, lasan o'rashining kuchlanishini oshiring, o'rash va temir yadroning mahkamligini yaxshilang, vosita strukturasining qattiqligini oshiring, oldini olish uchun tabiiy chastotani oshiring. rezonans, tebranish amplitudasini kamaytirish va elektromagnit to'lqinlarni kamaytirish. shovqin.

Korpusga bosilgandan keyin statorning tabiiy chastotasi bitta stator yadrosidan farq qiladi. Koson stator strukturasining qattiq chastotasini, ayniqsa past darajadagi qattiq chastotani sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Aylanish tezligi ish nuqtalarining ortishi vosita dizaynida rezonansdan qochish qiyinligini oshiradi.Dvigatelni loyihalashda qobiq strukturasining murakkabligini minimallashtirish kerak va rezonans paydo bo'lishining oldini olish uchun qobiqning qalinligini mos ravishda oshirish orqali vosita strukturasining tabiiy chastotasini oshirish mumkin.Bundan tashqari, chekli elementlarni baholashdan foydalanganda stator yadrosi va korpus o'rtasidagi aloqa munosabatlarini oqilona o'rnatish juda muhimdir.

Dvigatellarning elektromagnit tahlili

Dvigatelning elektromagnit dizaynining muhim ko'rsatkichi sifatida magnit zichlik odatda dvigatelning ish holatini aks ettirishi mumkin.Shuning uchun biz birinchi navbatda magnit zichlik qiymatini chiqaramiz va tekshiramiz, birinchisi simulyatsiyaning to'g'riligini tekshirish, ikkinchisi esa elektromagnit kuchning keyingi ekstraktsiyasi uchun asosdir.Chiqarilgan vosita magnit zichligi bulut diagrammasi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.

Rasm

Bulut xaritasidan ko'rinib turibdiki, magnit izolyatsiyalash ko'prigi holatidagi magnit zichlik stator va rotor yadrosining BH egri chizig'ining burilish nuqtasidan ancha yuqori bo'lib, magnit izolyatsiyalash effektini yaxshiroq o'ynashi mumkin.

Rasm

Havo bo'shlig'i oqimi zichligi egri chizig'i

Dvigatel havo bo'shlig'ining magnit zichligi va tish holatini ajratib oling, egri chiziq chizing va siz vosita havo bo'shlig'ining magnit zichligi va tish magnit zichligining o'ziga xos qiymatlarini ko'rishingiz mumkin. Tishning magnit zichligi materialning burilish nuqtasidan ma'lum masofa bo'lib, vosita yuqori tezlikda ishlab chiqilganda temirning yuqori yo'qotilishidan kelib chiqadi deb taxmin qilinadi.

Dvigatelning modal tahlili

Dvigatel strukturasi modeli va panjara asosida materialni aniqlang, stator yadrosini konstruktiv po'lat sifatida aniqlang va korpusni alyuminiy material sifatida aniqlang va umuman dvigatelda modal tahlilni o'tkazing.Dvigatelning umumiy rejimi quyidagi rasmda ko'rsatilganidek olinadi.

Rasm