降低單相異步電動(dòng)機(jī)電磁噪聲及低噪聲

降低電動(dòng)機(jī)電磁噪聲

及低噪聲電動(dòng)機(jī)廣東工業(yè)大學(xué)黃開(kāi)勝降低電動(dòng)機(jī)電磁噪聲及低噪聲電動(dòng)機(jī)低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)降低電動(dòng)機(jī)電磁噪聲及低噪聲電動(dòng)機(jī)低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

IntroductionAudiblenoise:(1)ventilationnoise(2)mechanicalnoise(3)electromagneticnoiseNormallyventilationnoiseandmechanicalnoiseconstitutethemajorityoftheoverallaudiblenoise,especiallywhenthemotorisrunningwithoutload.低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

IntroductionSpecificfeaturesofelectromagneticnoise:(1)frequency:700to4000Hzhumanearhaspeaksensitivitytoit.(2)increasingdramaticallywithincreasingstatorcurrent.Sometimesitresultsinaterriblesoundatacertainfrequency.低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

力波分析6p,Q1/Q2=54/44

VsVr(47)(-41)[91][-85]3-1521-33392(-51)(57)-6975-872932[-105][111]低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

力波分析6p,Q1/Q2=54/42VsVr(45)(-39)[87][-81]3-1521-33390(-51)(57)-6975-87093[-105][111]低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

力波分析6p,Q1/Q2=54/44or54/42Q1=54Q2=44Q2=42(47)(-41)[91][85](45)(-39)[87][81]3-1521-333920(-51)(57)-6975-8720932[-105][111]低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

槽配合（定轉(zhuǎn)子槽數(shù)）polesQ1Q2traditionalnew44844406544442725860低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

電磁設(shè)計(jì)方案及比較ItemPreliminarydesignNewdesignPoles44Ratedoutput(kW)3030SlotcombinationQ1/Q248/4448/40Weightofrotorwinding(kg)5.355.40Fluxdensityinrotortooth(T)1.5321.462Fluxdensityinrotoryoke(T)1.2031.153Current(A)56.957.8Speed(rpm)14761474Efficiency(%)91.2591.13Powerfactor0.8770.868Maximumtorque3.113.03Startingtorque2.222.07低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

電磁噪聲（計(jì)算值）Type(Poles-output)Q1/Q2Lw(dB)6-15kW54/4479.954/4255.76-37kW72/5878.072/6061.64-30kW48/4478.548/4072.0低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

空載噪聲（試驗(yàn)值）Type(Poles-output)Q1/Q2Lp(dB)6-15kW54/4461.754/4257.96-37kW72/5864.872/6062.54-30kW48/4473.148/4071.8低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)

其它主要性能指標(biāo)（設(shè)計(jì)值與試驗(yàn)值）ItemRedesignTestPoles44Ratedoutput(kW)3030Slotcombination48/4048/40Current(A)57.856Speed(rpm)14741472Efficiency(%)91.1392.12Powerfactor0.8680.88Maximumtorque3.032.83Startingtorque2.071.97電磁噪聲頻率（一）

電磁噪聲頻率（二）

電磁噪聲頻率（三）

電磁噪聲頻率（四）

降低電動(dòng)機(jī)電磁噪聲及低噪聲電動(dòng)機(jī)低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)

定子磁場(chǎng)諧波分析60°相帶三相定子繞組諧波磁場(chǎng)：其中包括定子磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)：低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)

定子磁場(chǎng)諧波分析大小相帶三相定子繞組諧波磁場(chǎng)：其中包括定子磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)：低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)

鼠籠轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)諧波分析鼠籠轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)：其中包括轉(zhuǎn)子磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)：低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)

非60°相帶電動(dòng)機(jī)諧波磁場(chǎng)分析

定子磁動(dòng)勢(shì)諧波磁場(chǎng)

定子磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)

轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)諧波磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)力波分析任何一個(gè)氣隙磁場(chǎng)分量或者任何兩個(gè)磁場(chǎng)分量相互作用都會(huì)產(chǎn)生徑向力波。定子v次諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生2v階徑向力波——階數(shù)高。轉(zhuǎn)子μ次諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生2μ階徑向力波

——階數(shù)高。定子基波磁場(chǎng)產(chǎn)生2階徑向力波——階數(shù)低，但徑向力波的頻率為倍頻——頻率低。力波分析任何一個(gè)氣隙磁場(chǎng)分量或者任何兩個(gè)磁場(chǎng)分量相互作用都會(huì)產(chǎn)生徑向力波。彼此獨(dú)立的定子v次諧波磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子μ次諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生多種階數(shù)徑向電磁力波，其中可能包括階數(shù)低、頻率高的電磁力波分量，是人們關(guān)注的重點(diǎn)。

力波分析定子相帶諧波磁勢(shì)的幅值與諧波次數(shù)（極對(duì)數(shù)）成反比，因此，定子諧波磁場(chǎng)只考慮到二階定子齒諧波的低次數(shù)諧波磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)只考慮磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)，同時(shí)，只考慮一階和二階轉(zhuǎn)子齒諧波磁場(chǎng)。在徑向電磁力波中，重點(diǎn)消除或者削弱一、二、三等低階數(shù)徑向力波。

力波分析定子v次諧波磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子μ次諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生徑向電磁力波階數(shù)：

（1）

（2）

36/32槽4/6極三相異步電動(dòng)機(jī)力波分析

4極6極定子諧波vb轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)μa定子諧波vb轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)μa(-30)(34)[-62][66](-29)(35)[-61][67]23-4-6812-10-151421-16-2420301-22(-33)226(39)-282-42322248(-34)0-51(-38)57-40-60144661-46[-69]250[75]-5256-58620-6422682[-70][74]

36/33槽4/6極三相異步電動(dòng)機(jī)力波分析

4極6極定子諧波vb轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)μa定子諧波vb轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)μa(-31)(35)[-64][68](-30)(36)[-63][69]23-4-6812-10-151421-16-2420300-22(-33)3326(39)3-283-42321348(-34)31-51(-38)357-40-603446633-46[-69]050[75]-5256-58622-640680[-70]2[74]

36/40槽4/6極三相異步電動(dòng)機(jī)力波分析

4極6極定子諧波磁場(chǎng)vb轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)μa定子諧波磁場(chǎng)vb轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)μa(-38)(42)[-78][82](-37)(43)[-77][83]23-4-6812-10-151421-16-242030-22(-33)26(39)2-28-4213248(-34)-51(-38)057-4022-6044266-46[-69]50[75]2-5256-5862-6468[-70][74]

36/44槽4/6極三相異步電動(dòng)機(jī)力波分析

4極6極定子諧波磁場(chǎng)vb轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)μa定子諧波磁場(chǎng)vb轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)μa(-42)(46)[-86][90](-41)(47)[-85][91]23-4-6812-10-151421-16-242030-22(-33)26(39)2-28-42132481(-34)-51(-38)57-402-60442266-460[-69]50[75]-5256-5862-6468[-70][74]

不同槽配合4/6極三相異步電動(dòng)機(jī)力波

槽配合低階徑向電磁力波（4極）低階徑向電磁力波（6極）0階1階2階3階0階1階2階3階36/322--6----32--36/3322222----636/401--3----12--36/441--3----21--

低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)

YDT132S-4/6空載噪聲與滿載噪聲

類別低噪聲電機(jī)Q1/Q2=36/40普通電機(jī)Q1/Q2=36/33空載滿載空載滿載4極5258.258646極58.56070.880

低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)

YDT132S-4/64.7kW/1.5kW試驗(yàn)結(jié)果

序號(hào)性能數(shù)據(jù)（槽配合：原電機(jī)36/33，低噪聲電機(jī)36/40）4極6極原電機(jī)低噪聲比較原電機(jī)低噪聲比較1定子直流電阻/歐姆2.152.1505.415.4102空載電流/A5.614.9-0.713.352.8-0.553空載輸入功率/W340298-42175166-94效率/%82.884.51.781.384.335功率因數(shù)0.80.840.040.620.720.16堵轉(zhuǎn)電流/A5.896.8915.576.230.667堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)1.712.020.312.082.07-0.018最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.362.32-0.042.752.850.19滿載轉(zhuǎn)速r/min145714570977972-510滿載定子電流/A10.669.9-0.764.463.94-0.5211滿載轉(zhuǎn)矩/Nm30.330.80.514.5814.90.3212空載噪聲-聲壓級(jí)/dB(A)5852-670.858.5-12.313滿載噪聲-聲壓級(jí)/dB(A)6458.2-5.88060-2014硅鋼片重/kG37.637.6037.637.6015定子銅線重/kG5.165.1605.165.16016轉(zhuǎn)子鑄鋁重/kG1.431.36-0.071.431.36-0.0717電磁噪聲偏大幾乎無(wú)大幾乎無(wú)降低電動(dòng)機(jī)電磁噪聲及低噪聲電動(dòng)機(jī)低噪聲三相異步電動(dòng)機(jī)低噪聲變極雙速三相異步電動(dòng)機(jī)低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

原永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)定子沖片36槽低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

原永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

原永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)周期性負(fù)載（如注塑機(jī)），過(guò)載1.8倍左右；電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高頻噪聲，尤其在電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)十分明顯；電動(dòng)機(jī)為8極電機(jī)，定子36槽；定子繞組為分?jǐn)?shù)（3/2）槽繞組。低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

主要任務(wù)降低噪聲，尤其是降低電磁噪聲；控制振動(dòng)，尤其是控制齒槽轉(zhuǎn)矩及其引起的振動(dòng)；保持過(guò)載能力。低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)分析在AnsoftMaxwell模型中，將定子繞組電流設(shè)為零，得到轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分布（云圖）；利用Ansoft軟件得到氣隙磁場(chǎng)（轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)）磁密分布圖；應(yīng)用Ansoft軟件提供的傅里葉分解工具，得到轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)諧波次數(shù)及其分量；應(yīng)用異步電動(dòng)機(jī)力波分析方法，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行力波分析。低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

原永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)（云圖）低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

原永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

原永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)諧波分析低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子諧波分量低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

原永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)力波分析低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

定子沖片48槽低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

轉(zhuǎn)子沖片低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

轉(zhuǎn)子鐵心低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

力波分析低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

電磁計(jì)算單低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

試驗(yàn)樣機(jī)低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

電流轉(zhuǎn)矩特性低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)

空載電流轉(zhuǎn)速特性低噪聲永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)