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其他电机本体降噪技术优化方案

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-45 36槽6极电机不同气隙对0阶径向电磁力的影响定子齿开辅助槽。图4-47所示为定子齿开辅助槽对电机转矩脉动谐波的影响,开辅助槽后,36倍频的转矩脉动幅值由1.49N·m降为0.4N·m,减小了73%,效果明显,虽然72倍频脉动幅值增加了1.5倍,但脉动幅值仍然较小,可见,定子齿开辅助槽可增加转矩脉动次数,降低低次脉动幅值,有利于降低电机振动和噪声。

其他电机本体降噪技术优化方案

(1)定子斜槽或者转子斜极。定子斜槽或转子斜极的目的是削弱由齿槽效应引起的齿谐波,改善电机齿槽转矩和转矩脉动,一般斜槽或斜极的角度由电机定子槽数和转子极数决定,为360°除以电机槽数和极数的最小公倍数,但要指出的是,斜槽或斜极会使感应电动势和输出电磁转矩有所下降,而且,定子斜槽或转子斜极在电机绕组通电时,会产生附加的轴向力,使转子轴向窜动。在工业上大批量生产时,斜槽不便于机器自动嵌线,因此大批量生产时一般采用转子分段错位的方法,分段数越多,斜极效果越好,分段数的多少应根据实际需要选取,每段转子错开的角度为斜槽角度除以分段数。

(2)增加气隙宽度。增大气隙宽度可以减小气隙磁通密度,从而减小电机产生的电磁力,最终减小电机电磁振动和噪声。

图4-45所示为一台36槽6极电机不同气隙宽度时,0阶径向电磁力的仿真对比图。从仿真结果来看,通过增大气隙,能够降低各频率电磁力的幅值,但需要注意的是,增大气隙宽度,减小气隙磁通密度,会导致电机出力减小,影响电机性能。

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图4-45 36槽6极电机不同气隙对0阶径向电磁力的影响

(3)定子齿开辅助槽。通过定子齿开槽增加定子槽数,使得齿槽效应产生的电磁力(齿槽转矩、齿谐波等)阶数及频率都增大,从而降低电机振动和噪声。

图4-46所示为一台36槽6极电机定子齿开辅助槽对电机电磁力的影响,该电机产生的一阶齿谐波为11次谐波,主要产生36f0的电磁力,二阶齿谐波为23次谐波,主要产生72f0的电磁力。从图中对比可以看出,开辅助槽后,由于槽口增加一倍,因此36f0的电磁力明显降低,72f0的电磁力增加,电磁力频率增加,幅值降低,可以降低电机振动和噪声。

另外,电机转矩脉动谐波次数也会发生变化。图4-47所示为定子齿开辅助槽对电机转矩脉动谐波的影响,开辅助槽后,36倍频的转矩脉动幅值由1.49N·m降为0.4N·m,减小了73%,效果明显,虽然72倍频脉动幅值增加了1.5倍,但脉动幅值仍然较小,可见,定子齿开辅助槽可增加转矩脉动次数,降低低次脉动幅值,有利于降低电机振动和噪声。

(4)不等齿靴宽度设计。把定子相邻的两齿看作一对齿,通过改变两个齿靴宽度的比例,进行不等齿靴宽度设计,从而可以减小由齿槽效应引起的齿谐波及电磁力,降低电机转矩脉动。(www.xing528.com)

(5)磁极不对称放置。使转子磁极偏移一定角度,每个磁极与定子作用产生的谐波相互削弱,达到减小电机振动和噪声的目的,但需要注意的是,该方法可能引入新的谐波电磁力,还应考虑新引进谐波电磁力的削弱。

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图4-46 定子齿开辅助槽对电机电磁力的影响

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图4-47 定子齿开辅助槽对电机转矩脉动谐波的影响

(6)采用闭口槽设计。定子槽开口引起的气隙磁场变化是齿槽转矩及齿谐波产生的主要因素,因此采用闭口槽可有效削弱齿谐波及转矩脉动,但大量生产时绕组嵌线极其不便,一般定子需要采用分块结构,先嵌线再拼接成定子。

(7)提高电机刚度。刚度是指弹性体抵抗变形的能力,刚度越高,变形越小,振动越小。提高电机定子刚度最有效的方法是增加定子铁心轭部厚度,增强定子铁心抗变形能力,从而减小振动。提高定子固有频率也可以提高刚度,可以改变电机定子结构的谐振频率,从而避免与电磁力的频率相近而产生共振。

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