【干貨】徑向磁力和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁噪聲分析方法讓電機(jī)越來(lái)越安靜

電機(jī)系統(tǒng)消耗的電力超過(guò)55％能源，因此是工業(yè)環(huán)境中的主要噪聲源之一， 隨著人們的意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)安靜的工作場(chǎng)所越來(lái)越感到擔(dān)憂(yōu)噪聲對(duì)長(zhǎng)時(shí)間接觸噪聲的負(fù)面影響。噪聲一般很難精確預(yù)測(cè)，特別是在設(shè)計(jì)電機(jī)階段，原因之一是只有一小部分能量轉(zhuǎn)換為噪聲以及機(jī)械和聲學(xué)參數(shù)的很難估計(jì) ?？紤]到噪音和振動(dòng)對(duì)身體健康，機(jī)器經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)率提高的要求，有關(guān)電機(jī)噪聲和振動(dòng)等級(jí)的要求越來(lái)越嚴(yán)格。

電機(jī)噪音來(lái)源

提供給電機(jī)的所有輸入功率中，有一部分作為熱量散發(fā)，另一部分消耗在通風(fēng)系統(tǒng)中，第三部分或最小部分以聲音的方式傳播。如果電機(jī)噪音超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)水平，降低噪音最好的方法是在電機(jī)設(shè)計(jì)階段。電機(jī)磁噪聲的主要來(lái)源是激振力在磁通密度波中產(chǎn)生的各種諧波氣隙，從源頭上減少噪聲應(yīng)該是主要目標(biāo)之一，也是解決問(wèn)題的有效方法。

解決電機(jī)中的磁噪聲有關(guān)的簡(jiǎn)要?dú)v史

1990年，電機(jī)設(shè)計(jì)關(guān)注于超大型電機(jī)，空氣動(dòng)力學(xué)噪聲可忽略不計(jì) ，軸承解決是眾所周知的技術(shù)，關(guān)注電磁噪聲，感應(yīng)電機(jī)為主要興趣。

1925-1930年：尋找最佳磁槽數(shù)目，優(yōu)化不同的額定功率的插槽組合來(lái)減低噪音

1940年：改進(jìn)和優(yōu)化電機(jī)的主動(dòng)和被動(dòng)部件來(lái)減輕重量，但增加了噪音。

1957年：專(zhuān)注于空氣動(dòng)力學(xué)的起源，采用通氣噪音，實(shí)現(xiàn)降低電磁噪聲。

1970年：注重一體化大型電機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)，增加時(shí)間諧波和噪音

1980年：注重設(shè)計(jì)電機(jī)的外殼來(lái)減低噪音

2000年至今：振動(dòng)聲學(xué)理論，有限元法分析和統(tǒng)計(jì)邊界元素法進(jìn)行能量分析

上面描繪了與電機(jī)中的磁噪聲改進(jìn)有關(guān)的簡(jiǎn)要?dú)v史，在電機(jī)噪音最小化方面取得了成就。

頻譜法的有限元分析

為了使作用在定子和定子之間的徑向力有效分布轉(zhuǎn)子，有必要確定瞬時(shí)的時(shí)空特性氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，在數(shù)值方法中，氣隙可以使用有限元方法作為物理模型進(jìn)行精確建模，可以精確定義幾何形狀，材料屬性和非線(xiàn)性。進(jìn)一步根據(jù)麥克斯韋力張量和通量密度乘積可直接的出氣隙的結(jié)果，通量密度分量Bn和Bt 由所有空間諧波之和組成，這意味著兩個(gè)力密度（法向和切向分量）由兩個(gè)隨機(jī)通量密度波的乘積組成。分析有用扭矩的徑向力分量和切向力，這樣獲得的徑向力可以表示為一系列傅立葉分量，以識(shí)別關(guān)鍵力引起電磁噪聲的組件。

感應(yīng)電機(jī)安裝電磁噪聲的措施

即使在今天，在交付用于工業(yè)或家庭用途的任何電機(jī)之后， 通常仍然需要采取許多措施來(lái)保護(hù)環(huán)境降低噪音，下面列出了一些此類(lèi)措施。

通過(guò)適當(dāng)?shù)陌仓茫喜⒒蛲ㄟ^(guò)使用金屬或空氣彈簧來(lái)減振。

消音器在源頭或通過(guò)外殼的途中減少噪音及排氣管或降低切割工具或風(fēng)扇的速度。

更換或改裝機(jī)器-例如，用傳動(dòng)帶代替 齒輪或電動(dòng)工具，而不是氣動(dòng)工具。

使用安靜的材料-例如，襯有橡膠的容器，輸送機(jī)和振動(dòng)器，在某些脆弱條件下主動(dòng)降噪。

預(yù)防性維護(hù)-機(jī)器磨損時(shí)，噪音水平會(huì)增加。

結(jié)論

現(xiàn)有的有限元工具無(wú)法處理靜態(tài)偏心率，將其全部作為動(dòng)態(tài)偏心率用于計(jì)算轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使用準(zhǔn)3D有限元模型研究偏斜的影響，徑向電磁力分布被發(fā)展成空間和空間的雙重傅里葉級(jí)數(shù)時(shí)間，傅立葉系數(shù)是通過(guò)積分時(shí)間獲得的，以1Hz分辨率執(zhí)行仿真從而研究每種空間模式的應(yīng)力波，選擇這種方法是對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)徑向力和噪聲的進(jìn)行分析。

來(lái)源：旺材電機(jī)與電控