Изследване на влиянието на електромагнитната сила на статора Електромагнитният шум на статора в двигателя се влияе главно от два фактора, силата на електромагнитното възбуждане и структурната реакция и акустичното излъчване, причинени от съответната сила на възбуждане.Преглед на изследването.
Професор ZQZhu от университета в Шефилд, Обединеното кралство и др. използва аналитичния метод за изследване на електромагнитната сила и шума на статора на двигателя с постоянен магнит, теоретичното изследване на електромагнитната сила на безчетковия двигател с постоянен магнит и вибрациите на постоянния магнит. магнитен безчетков DC мотор с 10 полюса и 9 слота.Изследван е шумът, теоретично е изследвана връзката между електромагнитната сила и ширината на зъба на статора и е анализирана връзката между пулсациите на въртящия момент и резултатите от оптимизацията на вибрациите и шума. Професор Tang Renyuan и Song Zhihuan от Shenyang University of Technology предоставиха пълен аналитичен метод за изследване на електромагнитната сила и нейните хармоници в двигателя с постоянен магнит, което предостави теоретична подкрепа за по-нататъшни изследвания на теорията за шума на двигателя с постоянен магнит.Източникът на шум от електромагнитни вибрации се анализира около синхронния двигател с постоянен магнит, захранван от синусоида и честотния преобразувател, изследва се характеристичната честота на магнитното поле на въздушната междина, нормалната електромагнитна сила и шумът от вибрациите и причината за въртящия момент анализира се пулсация.Пулсацията на въртящия момент беше симулирана и проверена експериментално с помощта на елемента и пулсацията на въртящия момент при различни условия на напасване на шлиц-полюс, както и ефектите от дължината на въздушната междина, коефициента на полюсната дъга, скосения ъгъл и ширината на слота върху пулсацията на въртящия момент бяха анализирани . Моделът на електромагнитната радиална сила и тангенциалната сила и съответната модална симулация се извършват, електромагнитната сила и отговорът на вибрационния шум се анализират в честотната област и се анализира моделът на акустичното излъчване и се извършват съответните симулации и експериментални изследвания.Посочва се, че основните режими на статора на двигателя с постоянен магнит са показани на фигурата. 
Основният режим на двигателя с постоянен магнит
Технология за оптимизиране на структурата на тялото на двигателя Основният магнитен поток в двигателя навлиза във въздушната междина по същество радиално и генерира радиални сили върху статора и ротора, причинявайки електромагнитни вибрации и шум.В същото време той генерира тангенциален момент и аксиална сила, причинявайки тангенциална вибрация и аксиална вибрация.В много случаи, като асиметрични двигатели или монофазни двигатели, генерираната тангенциална вибрация е много голяма и е лесно да се предизвика резонанс на компоненти, свързани към двигателя, което води до излъчван шум.За да се изчисли електромагнитен шум и да се анализират и контролират тези шумове, е необходимо да се знае техният източник, който е силовата вълна, която генерира вибрации и шум.Поради тази причина анализът на вълните на електромагнитната сила се извършва чрез анализ на магнитното поле на въздушната междина. Ако приемем, че вълната на плътност на магнитния поток, произведена от статора, е , а вълната на плътност на магнитния поток
произведени от ротора е
, тогава тяхната съставна вълна на плътност на магнитния поток във въздушната междина може да се изрази, както следва:
Фактори като шлицове на статора и ротора, разпределение на намотките, изкривяване на формата на вълната на входния ток, флуктуация на пропускливостта на въздушната междина, ексцентричност на ротора и същия дисбаланс могат да доведат до механична деформация и след това до вибрации.Пространствените хармоници, времевите хармоници, хармониците на прорезите, хармониците на ексцентричността и магнитното насищане на магнитодвижещата сила генерират по-високи хармоници на сила и въртящ момент.Особено вълната на радиалната сила в AC двигателя, тя ще действа върху статора и ротора на двигателя едновременно и ще доведе до изкривяване на магнитната верига. Конструкцията на корпуса на статора и ротора е основният източник на излъчване на шума на двигателя.Ако радиалната сила е близка или равна на естествената честота на системата статор-основа, ще възникне резонанс, който ще причини деформация на системата на статора на двигателя и ще генерира вибрации и акустичен шум. В повечето случаи,
магнитострикционният шум, причинен от нискочестотната 2f радиална сила от висок порядък, е незначителен (f е основната честота на двигателя, p е броят на двойките полюси на двигателя).Въпреки това, радиалната сила, предизвикана от магнитострикцията, може да достигне около 50% от радиалната сила, предизвикана от магнитното поле на въздушната междина. За двигател, задвижван от инвертор, поради съществуването на времеви хармоници от висок порядък в тока на неговите статорни намотки, времевите хармоници ще генерират допълнителен пулсиращ въртящ момент, който обикновено е по-голям от пулсиращия въртящ момент, генериран от пространствените хармоници.голям.В допълнение, пулсациите на напрежението, генерирани от токоизправителя, също се предават към инвертора през междинната верига, което води до друг вид пулсиращ въртящ момент. Що се отнася до електромагнитния шум на синхронния двигател с постоянен магнит, силата на Максуел и магнитострикционната сила са основните фактори, причиняващи вибрации и шум на двигателя.
Вибрационни характеристики на статора на двигателя Електромагнитният шум на двигателя не е свързан само с честотата, реда и амплитудата на вълната на електромагнитната сила, генерирана от магнитното поле на въздушната междина, но също така е свързан с естествения режим на структурата на двигателя.Електромагнитният шум се генерира главно от вибрациите на статора на двигателя и корпуса.Следователно предварителното прогнозиране на естествената честота на статора чрез теоретични формули или симулации и разместването на честотата на електромагнитната сила и естествената честота на статора е ефективно средство за намаляване на електромагнитния шум. Когато честотата на вълната на радиалната сила на двигателя е равна или близка до естествената честота на определен ред на статора, ще бъде причинен резонанс.По това време, дори ако амплитудата на вълната на радиалната сила не е голяма, тя ще причини големи вибрации на статора, като по този начин ще генерира голям електромагнитен шум.За шума на двигателя най-важното е да се изследват естествените режими с радиална вибрация като основна, аксиалният ред е нула, а формата на пространствения режим е под шестия ред, както е показано на фигурата. 
Форма на вибрация на статора
При анализиране на вибрационните характеристики на двигателя, поради ограниченото влияние на затихването върху формата на режима и честотата на статора на двигателя, това може да бъде пренебрегнато.Структурното амортизиране е намаляването на нивата на вибрации близо до резонансната честота чрез прилагане на механизъм за разсейване на висока енергия, както е показано, и се разглежда само при или близо до резонансната честота. 
амортизиращ ефект
След добавяне на намотки към статора, повърхността на намотките в слота на желязната сърцевина се обработва с лак, изолационната хартия, лакът и медният проводник се закрепват един към друг, а изолационната хартия в слота също е плътно прикрепена към зъбите на желязното ядро.Следователно намотката в процепа има определен принос за твърдост към желязното ядро и не може да се третира като допълнителна маса.Когато за анализ се използва методът на крайните елементи, е необходимо да се получат параметри, характеризиращи различни механични свойства в зависимост от материала на намотките в зъбното колело.По време на изпълнението на процеса се опитайте да осигурите качеството на боята за потапяне, увеличете напрежението на намотката на бобината, подобрете стегнатостта на намотката и желязното ядро, увеличете твърдостта на структурата на двигателя, увеличете естествената честота, за да избегнете резонанс, намаляване на амплитудата на вибрациите и намаляване на електромагнитните вълни.шум. Естествената честота на статора след натискане в корпуса е различна от тази на единичното ядро на статора.Корпусът може значително да подобри плътната честота на структурата на статора, особено плътната честота от нисък порядък.Увеличаването на работните точки на скоростта на въртене увеличава трудността за избягване на резонанс в дизайна на двигателя.При проектирането на двигателя сложността на структурата на корпуса трябва да бъде сведена до минимум и естествената честота на структурата на двигателя може да бъде увеличена чрез подходящо увеличаване на дебелината на корпуса, за да се избегне появата на резонанс.Освен това е много важно разумно да се зададе контактната връзка между сърцевината на статора и корпуса, когато се използва оценка на крайните елементи.
Електромагнитен анализ на двигатели Като важен индикатор за електромагнитния дизайн на двигателя, магнитната плътност обикновено отразява работното състояние на двигателя.Следователно първо извличаме и проверяваме стойността на магнитната плътност, първата е да проверим точността на симулацията, а втората е да осигурим основа за последващото извличане на електромагнитната сила.Диаграмата на извлечения облак от магнитна плътност на двигателя е показана на следващата фигура. 
От картата на облака може да се види, че магнитната плътност в позицията на магнитния изолационен мост е много по-висока от инфлексната точка на BH кривата на ядрото на статора и ротора, което може да играе по-добър ефект на магнитна изолация. 
Крива на плътността на потока на въздушната междина Извлечете магнитните плътности на въздушната междина на двигателя и позицията на зъбите, начертайте крива и можете да видите специфичните стойности на магнитната плътност на въздушната междина на двигателя и магнитната плътност на зъбите.Магнитната плътност на зъба е определено разстояние от точката на инфлексия на материала, което се предполага, че е причинено от високата загуба на желязо, когато двигателят е проектиран при висока скорост.
Въз основа на модела на структурата на двигателя и решетката, дефинирайте материала, дефинирайте ядрото на статора като структурна стомана и дефинирайте корпуса като алуминиев материал и направете модален анализ на двигателя като цяло.Общият режим на двигателя се получава, както е показано на фигурата по-долу. 
форма на режим от първи ред 
форма на режим от втори ред 
форма на режим от трети ред
Анализ на вибрациите на двигателя Хармоничната реакция на двигателя се анализира и резултатите от ускоряването на вибрациите при различни скорости са показани на фигурата по-долу. 
1000Hz радиално ускорение 
1500Hz радиално ускорение
2000Hz радиално ускорение
Време на публикуване: 13 юни 2022 г