Μελέτη για την επιρροή της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης του στάτη
Ο ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος του στάτορα στον κινητήρα επηρεάζεται κυρίως από δύο παράγοντες, την ηλεκτρομαγνητική δύναμη διέγερσης και τη δομική απόκριση και την ακουστική ακτινοβολία που προκαλείται από την αντίστοιχη δύναμη διέγερσης.Ανασκόπηση της έρευνας.
Ο καθηγητής ZQZhu από το Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ, UK, κ.λπ. χρησιμοποίησε την αναλυτική μέθοδο για να μελετήσει την ηλεκτρομαγνητική δύναμη και τον θόρυβο του στάτορα κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, τη θεωρητική μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης του κινητήρα χωρίς ψήκτρες μόνιμου μαγνήτη και τη δόνηση του μόνιμου μαγνήτη Κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες με μαγνήτη με 10 πόλους και 9 υποδοχές.Μελετάται ο θόρυβος, μελετάται θεωρητικά η σχέση μεταξύ της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης και του πλάτους του δοντιού του στάτη και αναλύεται η σχέση μεταξύ του κυματισμού ροπής και των αποτελεσμάτων βελτιστοποίησης των κραδασμών και του θορύβου.Ο καθηγητής Tang Renyuan και ο Song Zhihuan από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Shenyang παρείχαν μια πλήρη αναλυτική μέθοδο για τη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης και των αρμονικών της στον κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, η οποία παρείχε θεωρητική υποστήριξη για περαιτέρω έρευνα σχετικά με τη θεωρία θορύβου του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη.Η πηγή θορύβου ηλεκτρομαγνητικής δόνησης αναλύεται γύρω από τον σύγχρονο κινητήρα μόνιμου μαγνήτη που τροφοδοτείται από το ημιτονοειδές κύμα και τον μετατροπέα συχνότητας, μελετάται η χαρακτηριστική συχνότητα του μαγνητικού πεδίου του διακένου αέρα, η κανονική ηλεκτρομαγνητική δύναμη και ο θόρυβος δόνησης και ο λόγος της ροπής αναλύεται ο κυματισμός.Ο παλμός της ροπής προσομοιώθηκε και επαληθεύτηκε πειραματικά χρησιμοποιώντας το Στοιχείο και αναλύθηκαν οι παλμοί της ροπής υπό διαφορετικές συνθήκες προσαρμογής σχισμής-πόλων, καθώς και οι επιδράσεις του μήκους του διακένου αέρα, του συντελεστή τόξου πόλου, της γωνίας λοξοτομής και του πλάτους της σχισμής στον παλμό της ροπής .Εκτελείται το μοντέλο ηλεκτρομαγνητικής ακτινικής δύναμης και εφαπτομενικής δύναμης και η αντίστοιχη τροπική προσομοίωση, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη και η απόκριση θορύβου δόνησης αναλύονται στο πεδίο συχνοτήτων και αναλύεται το μοντέλο ακουστικής ακτινοβολίας και διεξάγεται η αντίστοιχη προσομοίωση και πειραματική έρευνα.Επισημαίνεται ότι οι κύριοι τρόποι λειτουργίας του στάτη κινητήρα μόνιμου μαγνήτη φαίνονται στο σχήμα.
Η κύρια λειτουργία του κινητήρα μόνιμου μαγνήτη
Τεχνολογία βελτιστοποίησης της δομής του αμαξώματος του κινητήραΗ κύρια μαγνητική ροή στον κινητήρα εισέρχεται στο διάκενο αέρα ουσιαστικά ακτινικά και δημιουργεί ακτινικές δυνάμεις στον στάτορα και τον ρότορα, προκαλώντας ηλεκτρομαγνητική δόνηση και θόρυβο.Ταυτόχρονα, δημιουργεί εφαπτομενική ροπή και αξονική δύναμη, προκαλώντας εφαπτομενική δόνηση και αξονική δόνηση.Σε πολλές περιπτώσεις, όπως οι ασύμμετροι κινητήρες ή οι μονοφασικοί κινητήρες, η εφαπτομενική δόνηση που δημιουργείται είναι πολύ μεγάλη και είναι εύκολο να προκληθεί συντονισμός των εξαρτημάτων που συνδέονται με τον κινητήρα, με αποτέλεσμα ακτινοβολούμενο θόρυβο.Προκειμένου να υπολογιστεί ο ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος, και να αναλυθούν και να ελεγχθούν αυτοί οι θόρυβοι, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την πηγή τους, που είναι το κύμα δύναμης που δημιουργεί κραδασμούς και θόρυβο.Για το λόγο αυτό, η ανάλυση των κυμάτων ηλεκτρομαγνητικής δύναμης πραγματοποιείται μέσω της ανάλυσης του μαγνητικού πεδίου του διακένου αέρα.Υποθέτοντας ότι το κύμα πυκνότητας μαγνητικής ροής που παράγεται από τον στάτορα είναι , και το κύμα πυκνότητας μαγνητικής ροήςπου παράγεται από τον ρότορα είναι, τότε το σύνθετο κύμα πυκνότητας μαγνητικής ροής τους στο διάκενο αέρα μπορεί να εκφραστεί ως εξής:
Παράγοντες όπως η σχισμή του στάτορα και του ρότορα, η κατανομή περιελίξεων, η παραμόρφωση κυματομορφής του ρεύματος εισόδου, η διακύμανση της διαπερατότητας του κενού αέρα, η εκκεντρότητα του ρότορα και η ίδια ανισορροπία μπορούν όλοι να οδηγήσουν σε μηχανική παραμόρφωση και στη συνέχεια δόνηση.Οι αρμονικές του χώρου, οι χρονικές αρμονικές, οι αρμονικές σχισμής, οι αρμονικές εκκεντρότητας και ο μαγνητικός κορεσμός της μαγνητοκινητικής δύναμης δημιουργούν όλες υψηλότερες αρμονικές δύναμης και ροπής.Ειδικά το ακτινικό κύμα δύναμης στον κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος, θα δράσει στον στάτορα και στον ρότορα του κινητήρα ταυτόχρονα και θα προκαλέσει παραμόρφωση μαγνητικού κυκλώματος.Η δομή του πλαισίου του στάτορα και του περιβλήματος του ρότορα είναι η κύρια πηγή ακτινοβολίας του θορύβου του κινητήρα.Εάν η ακτινική δύναμη είναι κοντά ή ίση με τη φυσική συχνότητα του συστήματος βάσης του στάτη, θα προκύψει συντονισμός, ο οποίος θα προκαλέσει παραμόρφωση του συστήματος στάτορα του κινητήρα και θα δημιουργήσει κραδασμούς και ακουστικό θόρυβο.Στις περισσότερες περιπτώσεις,ο μαγνητοσυσταλτικός θόρυβος που προκαλείται από την ακτινική δύναμη χαμηλής συχνότητας 2f, υψηλής τάξης είναι αμελητέος (f είναι η θεμελιώδης συχνότητα του κινητήρα, p είναι ο αριθμός των ζευγών πόλων κινητήρα).Ωστόσο, η ακτινική δύναμη που προκαλείται από τη μαγνητοσυστολή μπορεί να φτάσει περίπου το 50% της ακτινικής δύναμης που προκαλείται από το μαγνητικό πεδίο του διακένου αέρα.Για έναν κινητήρα που κινείται από έναν μετατροπέα, λόγω της ύπαρξης χρονικών αρμονικών υψηλής τάξης στο ρεύμα των περιελίξεων του στάτη, οι χρονικές αρμονικές θα δημιουργήσουν πρόσθετη παλμική ροπή, η οποία είναι συνήθως μεγαλύτερη από τη παλμική ροπή που παράγεται από τις αρμονικές του χώρου.μεγάλο.Επιπλέον, ο κυματισμός τάσης που δημιουργείται από τη μονάδα ανορθωτή μεταδίδεται επίσης στον μετατροπέα μέσω του ενδιάμεσου κυκλώματος, με αποτέλεσμα ένα άλλο είδος παλμικής ροπής.Όσον αφορά τον ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο του σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, η δύναμη Maxwell και η μαγνητοσυσπαστική δύναμη είναι οι κύριοι παράγοντες που προκαλούν δόνηση και θόρυβο κινητήρα.
Χαρακτηριστικά δόνησης στάτορα κινητήραΟ ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος του κινητήρα δεν σχετίζεται μόνο με τη συχνότητα, τη σειρά και το πλάτος του κύματος ηλεκτρομαγνητικής δύναμης που δημιουργείται από το μαγνητικό πεδίο του διακένου αέρα, αλλά σχετίζεται επίσης με τη φυσική λειτουργία της δομής του κινητήρα.Ο ηλεκτρομαγνητικός θόρυβος δημιουργείται κυρίως από τη δόνηση του στάτορα και του περιβλήματος του κινητήρα.Επομένως, η πρόβλεψη της φυσικής συχνότητας του στάτη μέσω θεωρητικών τύπων ή προσομοιώσεων εκ των προτέρων και η κλιμάκωση της συχνότητας ηλεκτρομαγνητικής δύναμης και της φυσικής συχνότητας του στάτορα, είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για τη μείωση του ηλεκτρομαγνητικού θορύβου.Όταν η συχνότητα του κύματος ακτινικής δύναμης του κινητήρα είναι ίση ή κοντά στη φυσική συχνότητα μιας συγκεκριμένης τάξης του στάτορα, θα προκληθεί συντονισμός.Αυτή τη στιγμή, ακόμη και αν το πλάτος του κύματος ακτινικής δύναμης δεν είναι μεγάλο, θα προκαλέσει μεγάλη δόνηση του στάτορα, δημιουργώντας έτσι έναν μεγάλο ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο.Για τον θόρυβο του κινητήρα, το πιο σημαντικό πράγμα είναι να μελετήσετε τους φυσικούς τρόπους λειτουργίας με κύρια την ακτινική δόνηση, η αξονική σειρά είναι μηδέν και το σχήμα χωρικής λειτουργίας είναι κάτω από την έκτη τάξη, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Μορφή δόνησης στάτορα
Κατά την ανάλυση των χαρακτηριστικών δόνησης του κινητήρα, λόγω της περιορισμένης επίδρασης της απόσβεσης στο σχήμα και τη συχνότητα λειτουργίας του στάτορα κινητήρα, μπορεί να αγνοηθεί.Η δομική απόσβεση είναι η μείωση των επιπέδων δόνησης κοντά στη συχνότητα συντονισμού με την εφαρμογή ενός μηχανισμού υψηλής απαγωγής ενέργειας, όπως φαίνεται, και λαμβάνεται υπόψη μόνο στη συχνότητα συντονισμού ή κοντά στη συχνότητα συντονισμού.
εφέ απόσβεσης
Μετά την προσθήκη περιελίξεων στον στάτορα, η επιφάνεια των περιελίξεων στην σχισμή του σιδερένιου πυρήνα επεξεργάζεται με βερνίκι, το μονωτικό χαρτί, το βερνίκι και το σύρμα χαλκού συνδέονται μεταξύ τους και το μονωτικό χαρτί στην σχισμή είναι επίσης στενά προσαρτημένο στα δόντια του πυρήνα του σιδήρου.Επομένως, η περιέλιξη στην εγκοπή έχει μια ορισμένη συμβολή ακαμψίας στον πυρήνα του σιδήρου και δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί ως πρόσθετη μάζα.Όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων για ανάλυση, είναι απαραίτητο να ληφθούν παράμετροι που χαρακτηρίζουν διάφορες μηχανικές ιδιότητες ανάλογα με το υλικό των περιελίξεων στο γρανάζι.Κατά την εφαρμογή της διαδικασίας, προσπαθήστε να εξασφαλίσετε την ποιότητα του χρώματος εμβάπτισης, να αυξήσετε την τάση της περιέλιξης του πηνίου, να βελτιώσετε τη στεγανότητα της περιέλιξης και τον πυρήνα του σιδήρου, να αυξήσετε την ακαμψία της δομής του κινητήρα, να αυξήσετε τη φυσική συχνότητα για αποφυγή συντονισμό, μείωση του πλάτους δόνησης και μείωση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.θόρυβος.Η φυσική συχνότητα του στάτορα μετά την πίεση στο περίβλημα είναι διαφορετική από αυτή του πυρήνα του στάτορα.Το περίβλημα μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη στερεά συχνότητα της δομής του στάτορα, ειδικά τη χαμηλής τάξης στερεά συχνότητα.Η αύξηση των σημείων λειτουργίας της ταχύτητας περιστροφής αυξάνει τη δυσκολία αποφυγής συντονισμού στο σχεδιασμό του κινητήρα.Κατά το σχεδιασμό του κινητήρα, η πολυπλοκότητα της δομής του κελύφους πρέπει να ελαχιστοποιηθεί και η φυσική συχνότητα της δομής του κινητήρα μπορεί να αυξηθεί αυξάνοντας κατάλληλα το πάχος του κελύφους για να αποφευχθεί η εμφάνιση συντονισμού.Επιπλέον, είναι πολύ σημαντικό να ρυθμίσετε εύλογα τη σχέση επαφής μεταξύ του πυρήνα του στάτορα και του περιβλήματος όταν χρησιμοποιείτε την εκτίμηση πεπερασμένων στοιχείων.
Ηλεκτρομαγνητική Ανάλυση ΚινητήρεςΩς σημαντικός δείκτης του ηλεκτρομαγνητικού σχεδιασμού του κινητήρα, η μαγνητική πυκνότητα μπορεί συνήθως να αντανακλά την κατάσταση λειτουργίας του κινητήρα.Επομένως, πρώτα εξάγουμε και ελέγχουμε την τιμή της μαγνητικής πυκνότητας, το πρώτο είναι να επαληθεύσουμε την ακρίβεια της προσομοίωσης και το δεύτερο είναι να παρέχουμε μια βάση για την επακόλουθη εξαγωγή ηλεκτρομαγνητικής δύναμης.Το εξαγόμενο διάγραμμα νέφους μαγνητικής πυκνότητας κινητήρα φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Μπορεί να φανεί από τον χάρτη σύννεφων ότι η μαγνητική πυκνότητα στη θέση της γέφυρας μαγνητικής απομόνωσης είναι πολύ υψηλότερη από το σημείο καμπής της καμπύλης ΒΗ του πυρήνα του στάτορα και του ρότορα, γεγονός που μπορεί να παίξει καλύτερο αποτέλεσμα μαγνητικής απομόνωσης.
Καμπύλη πυκνότητας ροής διακένου αέραΕξάγετε τις μαγνητικές πυκνότητες του διακένου αέρα του κινητήρα και της θέσης των δοντιών, σχεδιάστε μια καμπύλη και μπορείτε να δείτε τις συγκεκριμένες τιμές της μαγνητικής πυκνότητας του διακένου αέρα κινητήρα και της μαγνητικής πυκνότητας των δοντιών.Η μαγνητική πυκνότητα του δοντιού είναι μια ορισμένη απόσταση από το σημείο καμπής του υλικού, η οποία υποτίθεται ότι προκαλείται από την υψηλή απώλεια σιδήρου όταν ο κινητήρας σχεδιάζεται με υψηλή ταχύτητα.
Motor Modal AnalysisΜε βάση το μοντέλο της δομής του κινητήρα και το πλέγμα, ορίστε το υλικό, ορίστε τον πυρήνα του στάτορα ως δομικό χάλυβα και ορίστε το περίβλημα ως υλικό αλουμινίου και πραγματοποιήστε τροπική ανάλυση στον κινητήρα στο σύνολό του.Ο συνολικός τρόπος λειτουργίας του κινητήρα λαμβάνεται όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
σχήμα λειτουργίας πρώτης τάξης
σχήμα λειτουργίας δεύτερης τάξης
σχήμα λειτουργίας τρίτης τάξης
Ανάλυση κραδασμών κινητήραΑναλύεται η αρμονική απόκριση του κινητήρα και τα αποτελέσματα της επιτάχυνσης των κραδασμών σε διάφορες ταχύτητες φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.