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

電機(jī)系統(tǒng)消耗的電力超過55％能源，因此是工業(yè)環(huán)境中的主要噪聲源之一， 隨著人們的意識增強(qiáng)，對安靜的工作場所越來越感到擔(dān)憂噪聲對長時間接觸噪聲的負(fù)面影響。噪聲一般很難精確預(yù)測，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) 。考慮到噪音和振動對身體健康，機(jī)器經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)率提高的要求，有關(guān)電機(jī)噪聲和振動等級的要求越來越嚴(yán)格。

電機(jī)噪音來源

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，也是解決問題的有效方法。

解決電機(jī)中的磁噪聲有關(guān)的簡要?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減低噪音

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

1957年：專注于空氣動力學(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)，增加時間諧波和噪音

1980年：注重設(shè)計(jì)電機(jī)的外殼來減低噪音

2000年至今：振動聲學(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，有必要確定瞬時的時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，這意味著兩個力密度（法向和切向分量）由兩個隨機(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保護(hù)環(huán)境降低噪音，下面列出了一些此類措施。

通過適當(dāng)?shù)陌仓?，合并或通過使用金屬或空氣彈簧來減振。

消音器在源頭或通過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，用傳動帶代替 齒輪或電動工具，而不是氣動工具。

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

預(yù)防性維護(hù)-機(jī)器磨損時，噪音水平會增加。

結(jié)論

現(xiàn)有的有限元工具無法處理靜態(tài)偏心率，將其全部作為動態(tài)偏心率用于計(jì)算轉(zhuǎn)矩脈動，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數(shù)時間，傅立葉系數(shù)是通過積分時間獲得的，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，選擇這種方法是對感應(yīng)電動機(jī)徑向力和噪聲的進(jìn)行分析。

來源：旺材電機(jī)與電控