文摘
正常的电磁力分布在轴向磁通永磁同步电动机定子系统分析了永磁同步电动机。力波引起振动和噪声的主要成分已经提出,同时计算轴向磁通永磁同步电动机定子固有频率的方法被提出。通过这种方法电磁力波、固有频率、振动响应,和15千瓦的轴向磁通永磁同步电动机的电磁噪声22波兰人和24槽计算;相比之下,计算和测量值是一致的。轴向磁通永磁同步电动机的噪声来源被发现在这篇文章中,它提供了理论支持,轴向磁通永磁同步电动机的电磁噪声的抑制。
1。介绍
目前,噪音、水污染和废气污染环境的三大公害。ISO14001标准的实现,汽车噪音水平已列入测量其质量的一个重要指标。因此,低噪声汽车必将成为21世纪的一个关键产品。在国际上,电机,噪声控制的优点和缺陷已成为市场竞争的一个域因素电子电机,这个行业已被广泛认可。控制汽车噪声水平吸引了越来越多的制造商和用户的关注。和法律法规与工作环境噪音越来越严格。
各种原因引起电机振动,主要分为电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声。研究如何有效的故障诊断方法应用于制造噪音故障诊断是非常重要的1- - - - - -8]。和要解决的第一个问题是如何有效地计算电机的振动和噪声。与电励磁电机相比,永磁电机,特别是稀土永磁电机,具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、损耗低、效率高、和不同的形状和大小以及其他显著的优势5]。与多相永磁同步电动机、多极和几个插槽(特别是两极插槽是1比1)目前已经应用越来越广泛。然而,与传统电机相比,数量和振幅的气隙谐波磁场,电磁噪声的强度和频率,适应抑制永磁同步电动机的这种独特的方法不同。
虽然关于汽车的电磁振动和噪声的研究取得了很大的成就(6- - - - - -25),还没有成熟的方法来分析和计算模态和固有频率的轴向磁通永磁同步电动机。因此,本文将探讨与多极永磁同步电动机的电磁噪声和几个插槽。
2。电磁噪声的产生机制
正常的电磁力,它由不同频率和不同分布的旋转力波相互作用引起的定子和转子和定子内表面的核心,是汽车振动和电磁噪声的主要来源。
根据麦克斯韦法律,单位面积上的正常电磁力的瞬时值可以表示为 在哪里真空磁导率和吗气隙磁通密度,由定子磁通和转子磁通,叠加,可以表示为 在哪里,分别代表了瞬时值产生的磁通密度在定子和转子位置角度和时间的改变。然后替换(2)(1),可以获得以下方程:
根据(3),正常的电磁力作用于定子齿由五个部分组成。和力波大的振幅和低阶是主要来源。永磁同步电动机、电磁力波之间的相互作用引起的转子和定子谐波磁通密度(第四项)和交互的各种谐波磁通密度由永久磁铁(第五项),电磁噪声的主要来源。
在平面辐射,电磁噪声的力量造成的电磁作用于定子的牙齿可以表示为 在哪里是中等密度的声音,是中等密度、声速是电磁力波的频率,的振动区在垂直方向的声波传播。是振动的位移在定子电磁力和当阻尼被忽视。是电磁力波的振幅作用于定子的牙齿。定子系统的刚度。是固定的质量系统。的角频率是电磁力波
3所示。分析电磁力波轴向磁通永磁同步电动机
单位面积上的旋转力波,导致电磁噪声,可以表示为 在哪里代表电磁力波的振幅和订单。
不一会儿的时间,正常的电磁力的分布从零到第三轴向磁通永磁同步电动机的谐波图所示1向外,实心圆点代表和交叉线站内。不同大小的固体点和交叉线意味着电磁力的大小和方向。
(一)
(b)
(c)
(d)
经过进一步澄清第四和第五公式在公式(3),电磁力的主要价值观的振幅,秩序,和频率。
轴向磁通永磁同步电动机的电磁噪声与22波兰人和24槽的特点,六个阶段,dual-Y, 30°的变化进行了研究。主要的正常电磁力公式说明(6)及其振幅、顺序和频率见表1。
对于永磁同步电动机,主要的电磁力相互作用的不同的转子谐波产生的电磁力之间的交互基本谐波磁通密度和一阶齿谐波永久磁铁的磁场强度是最重要的。电磁力的频率是2的倍数的基本频率。电磁力的顺序r是
15千瓦的轴向磁通永磁同步电动机与22波兰人和24槽作为一个例子。电磁力的频率和顺序表所示2,在那里代表第一个槽谐波,代表第二个槽谐波,下标的括号表示括号中的槽谐波相互作用,生成定子和转子的谐波顺序。此外,低阶谐波力波之间的相互作用产生的和。谐波阶粗体表示和。
从表2首先,电磁力波,顺序是2和频率是2,已经从11日之间的交互生成基本的永久磁铁和第一槽谐波谐波磁通密度(−13)的定子和转子。其次,低阶力波之间的相互作用产生的11日基本的定子谐波和第一槽谐波磁通密度(−13)的转子是同样重要的。第三,另一个电磁力波是第二个齿轮力波(频率是2)这是33th之间的相互作用产生的谐波(通量密度3倍基波)和35步第一个转子槽谐波。上面的力波的最大来源。
电磁力波的功率谱密度(一步是小于4)可以利用解析法导出了。基本频率()的电动机为82.5赫兹。见图2,每个电磁力是一个甚至多个频率的基本频率,在电磁力的能量的频率是2的倍数基本频率是最大的,这是符合分析表2。
4所示。分析轴向磁通永磁同步电动机的定子系统的固有频率
4.1。固有频率的分析
轴向磁通永磁同步电动机定子的振动方向系统轴向。基于分析、定子轭的振动特征类似于甜甜圈形状的钢板,所以选择了圆板作为替代。定子结构和定子齿的应力方向如图3和4。
关于径向磁通永磁同步电动机定子固有频率的计算方法,计算公式提出了轴向磁通永磁同步电动机的定子固有频率如下: 在哪里定子铁芯的等效刚度,的等效刚度,定子铁芯的等效质量,的等效质量,额外的核心质量系数,,定子齿的质量和定子绕组,是额外的封面系数,是外壳的质量。
从(8),我们可以看到,得到定子固有频率的关键是如何确定铁芯的等效刚度和覆盖在不同振动模式。
当计算通过质量体系的分布和集中质量系统固有频率的计算公式提出了环形板如下: 在哪里板的抗弯刚度和吗板的弹性模量。积层板的厚度和吗泊松比。环形板的外半径,是圆板的表面密度的半径吗,是频率常数,由边界条件,振动模式,内外径的比值。
根据(9), 在哪里 在哪里环形板的内半径。
4.2。定子系统固有频率的计算15千瓦的轴向磁通永磁同步电动机
15千瓦的轴向磁通永磁同步电动机的固有频率进行了计算。定子系统的结构参数列于表3和等效刚度和固有频率的计算结果列在表中4。来验证本文提出的计算方法的有效性,15千瓦的轴向磁通永磁同步电动机测试通过使用脉冲系统由丹麦公司b和k。图5定子系统15千瓦的电动机。数据6,7,8分别是曲线的激发、响应和转移函数。根据图8定子系统的固有频率,并测试结果列在表中4。
定子系统的固有频率必须远离电磁力波;否则马达会引起共振,导致严重的后果。
5。轴向磁通永磁同步电动机的电磁噪声的分析
5.1。电机的动态响应
电机的振动引起的正常电磁力作用于定子系统电磁噪声的主要来源和分析振动和噪声之间的关系存在。因此,计算电机的振动是很重要的。发动机在工作时,振动在每一个点都由不同的电磁力引起的,而合成了不同振幅和不同频率的振动波形。当一个集中参数机械系统谐波部队频率和振幅,系统的振动速度可以表示如下: 在哪里定子铁芯和盾牌的等价刚度之间的相同数量的节圆直径和力波。
电机的振动加速度的频谱曲线是通过实验,如图所示9。我们可以获得的振幅振动加速度的最大频率曲线。计算和测量值的振动加速度的电动机保护被列在表中5。
最重要的频率成分的振动加速度级别是165 Hz, 330 Hz。从表5,计算错误和−−5.2%和0.47%表明,计算结果与实际值相一致。
5.2。电磁噪声
四个步骤必须完成之前获得电磁噪声:计算磁场及其谐波计算正常电磁力计算定子系统的固有频率和振动响应,并计算噪声功率。根据前面的三个步骤,你可以成功得到电机的电磁噪声。nonloaded操作下,轴向磁通永磁同步电动机的电磁噪声是由作者计算编程编辑,同时电机的电磁噪声测量的消声室如图10和11。与试验值和计算值列在表中6。
噪声的计算结果表6已经被修改,校正系数是1.082。165赫兹的声音是最重要的光谱测量的噪声,和理论计算得出相同的结论。所以理性分析和计算方法的轴向磁通永磁同步电动机电磁噪声本文提到的证明。
6。结论
分析和计算的方法研究了电磁振动和噪声的。使用15千瓦和22波兰人和24槽轴向磁通永磁同步电动机为例,验证计算已经完成。结论。(1)电磁振动的方向:电磁振动的方向是轴向;因此典型评估方法计算电磁振动是不合适的。(2)轴向磁通永磁同步电动机的定子系统结构:轴向磁通永磁同步电动机的定子系统可以相当于环形钢板和振型表示的数量节圆直径和螺距,定子铁芯厚度替换为环形板的定子轭计算高度,牙齿的定子绕组附加质量和包含在定子铁芯;壳牌作为额外的质量包括在盾牌。(3)电磁噪声和振动的频率:电磁噪声和振动的频率甚至基波的倍数。最高能量的振动频率是基频的2倍,这是由于正常的电磁力与基本频率两倍的频率。下面列出了主要部件的电磁力。(一)电磁力的主要组件之一:低阶力是由永久磁铁的基本通量密度之间的交互和一阶槽谐波磁密度的转子和定子。(b)电磁力的另一个主要的组件:造成的低阶力相互作用基本通量密度的定子和转子的一阶齿谐波磁场强度。(c)电磁力的第三个主要组件:低阶力是由3倍之间的交互的基本通量密度的转子和一阶转子和定子槽谐波磁场强度。(d)第四电磁力的主要组件:轴向磁通永磁同步电动机的电磁振动和噪声来源已经呈现在这篇文章中,它提供了理论支持,轴向磁通永磁同步电动机的电磁噪声的抑制。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
研究导致这些结果已经收到了研究基金会资助项目辽宁省(20131001)和Polish-Norwegian博士研究项目由国家研究中心和24 2009 - 2014年在挪威金融机制下发展框架的项目合同编号。Pol-Nor / 200957/47/2013。