永磁同步電機的振動與噪音匯總學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1永磁同步電機的振動與噪音永磁同步電機的振動與噪音(zoyn)匯總匯總第一頁，共31頁。一、 振動與噪音機理二、定位力矩與噪音三、方波無刷直流電機力矩波動與噪音四、正弦波無刷直流電機力矩波動與噪音五、抑制(yzh)措施第1頁/共31頁第二頁，共31頁。1、電磁噪音2、機械噪音3、空氣(kngq)動力噪音 人耳聽覺的聲波頻率(pnl)范圍大約為20Hz20kHz， 控制器PWM；定位力矩；力矩波動；電機軸承；電機電刷；轉(zhuǎn)子不平衡。 第2頁/共31頁第三頁，共31頁。 在頻率300一600赫茲區(qū)隊80分貝響度級的噪聲若每天連續(xù)作用8小時，實際上不會(b hu)引起對1000一2000赫茲言語

2、頻率范圍內(nèi)的聽覺喪失； 在頻率300一600赫茲區(qū)間，88至95分貝的噪聲響度級經(jīng)過30年會引起對1000赫茲的聽覺喪失8至13分貝，對2000赫茲的聽覺喪失13.5至19分貝； 在頻率1200一2400赫茲區(qū)間，73分貝的噪聲響度圾經(jīng)過7年會引起對4000赫茲的聽覺喪失5分貝，而83至88分貝的響度級經(jīng)過30年會引起對4000赫茲的聽覺喪失 27至33分貝。對人的損害(snhi)：對神經(jīng)系統(tǒng)(shnjngxtng)有壞的影響；損害人的聽覺。第3頁/共31頁第四頁，共31頁。zcos0其中 氣隙磁導(dǎo)諧波(xi b)次數(shù)， =1,2,3,；Z 槽數(shù)；0 磁導(dǎo)常量部分；0 次諧波(xi b)幅值；

3、 定子圓周角坐標(biāo)系自變量。氣隙磁導(dǎo)：第4頁/共31頁第五頁，共31頁。k 永磁磁動勢諧波次數(shù)，k=1,2,3,.；p 極對數(shù)；0 轉(zhuǎn)子在定子圓周角坐標(biāo)(zubio)系中的角坐標(biāo)(zubio)； 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；Frk 轉(zhuǎn)子磁動勢次諧波幅值。)(cos),(0tkpFtFkrkr轉(zhuǎn)子(zhun z)磁勢：第5頁/共31頁第六頁，共31頁。Fsv 定子磁動勢次諧波幅值；v 定子磁動勢諧波次數(shù)；0 定子磁動勢在圓周坐標(biāo)(zubio)系中角坐標(biāo)(zubio)；1 電流基波角頻率； 電流諧波次數(shù)。)(cos),(11tpFtFss定子(dngz)磁勢：第6頁/共31頁第七頁，共31頁。)(cos)(cos),

4、(011tkpFtpFtFkrksSFtB/)(，022)(tB，)cos(,tN合成(hchng)磁動勢：氣隙磁密：單位(dnwi)面積力：第7頁/共31頁第八頁，共31頁。一、不隨時間變化(binhu)的恒定力波，即零次力波。恒定力波只是對定子鐵心產(chǎn)生靜壓力時鐵心產(chǎn)生靜變形，不產(chǎn)生振動和噪音;二、定子磁動勢同次諧波，力波角頻率為21;三、轉(zhuǎn)子磁動勢同次諧波，力波角頻率為2k1;四、定子磁動勢不同次諧波，力波角頻率為(ij)1 ;五、轉(zhuǎn)子磁動勢不同次諧波力波，角頻率為(kikj)1 ;六、定、轉(zhuǎn)子磁動勢不同次諧波力波，角頻率為(ikj)1;七、定、轉(zhuǎn)子磁動勢同次諧波力波，角頻率為2i1;第8

5、頁/共31頁第九頁，共31頁。電磁噪音測試最常用的鑒別方法是：一、突然斷電法。二、測振法。三、混合變頻判斷法。所謂混合變頻法是指利用相關(guān)儀器輔助人耳鑒別噪音?；旌献冾l鑒別法的輔助設(shè)備為一套可變頻音響設(shè)備。鑒別時，首先測試電機在恒電壓恒轉(zhuǎn)速時的噪音頻譜，記錄幅值較大(jio d)的頻段，令變頻音響設(shè)備在這些頻段上發(fā)出激勵聲源，根據(jù)同頻聲波幅值疊加原理，當(dāng)激勵聲源與噪音相應(yīng)頻譜成分接近或一致時，人耳會感覺到噪音被加強。第9頁/共31頁第十頁，共31頁。 定位力矩電機(dinj)不通電時永磁轉(zhuǎn)子受到的磁力矩 引起的原因齒槽和磁滯的存在第10頁/共31頁第十一頁，共31頁。極數(shù)2P2， 齒數(shù)Z3，每周

6、穩(wěn)定(wndng)位置數(shù) 6理想(lxing)磁路下的齒槽力 矩TC第11頁/共31頁第十二頁，共31頁。21WF dG2cosTWTC 最低次數(shù)min每周磁能(cnng)狀態(tài)重復(fù)次數(shù) 虛位移方法(fngf)求取TCmin2PZCC 2P 和Z的最大公約數(shù)487221C129Z88P2 min例： 幅值決定于磁勢平方(pngfng)F2和磁導(dǎo)G的次幅值乘積第12頁/共31頁第十三頁，共31頁。缺陷磁路的齒槽力矩(l j) 轉(zhuǎn)子有缺陷導(dǎo)致Z次定位力矩(l j)定子有缺陷導(dǎo)致2P次定位力矩(l j)第13頁/共31頁第十四頁，共31頁。樣機(yn j)的定位力矩分析極對數(shù)極對數(shù)P P齒數(shù)齒數(shù)Z Z

7、定位力矩定位力矩220220rpmrpm對應(yīng)的對應(yīng)的電流頻率電流頻率 HzHz大電機大電機1010181836.636.6小電機小電機5 59 918.318.3min2PZC18090第14頁/共31頁第十五頁，共31頁。小電機噪音與電流(dinli)波形 噪音頻率(pnl)為電流頻率(pnl)的18倍機械轉(zhuǎn)速的90次 理想次數(shù)嘯叫第15頁/共31頁第十六頁，共31頁。大電機噪音與電流(dinli)波形 噪音頻率(pnl)為電流頻率(pnl)的18倍機械轉(zhuǎn)速的180次 理想次數(shù)嘯叫第16頁/共31頁第十七頁，共31頁。T1Teir波動力矩 波動力矩指令一定下不同轉(zhuǎn)角對應(yīng)的電磁力矩波動分量 引

8、起的原因(yunyn)：電動勢e和電流 i 的波形偏離了理想波形第17頁/共31頁第十八頁，共31頁。tItItItimmma7sin5sinsin)(751tTtTtTTTemem18sin12sin6sin1812602311117755110mmmmmmmmmemIEIEIEIETtEtEtEtEtemmmma7sin5sin3sinsin)(7531)()()(23113711155716mmmmmmmmmmemEEIEEIEEIT)()()(23519771751113112mmmmmmmmmmemEEIEEIEEIT得到(d do)式中第18頁/共31頁第十九頁，共31頁。力矩(l

9、 j)波動仿真圖第19頁/共31頁第二十頁，共31頁。大電機(dinj)噪音與電流波形 120rpm，10Nm噪音(zoyn)頻率為電流頻率的6倍振動f=120Hz第20頁/共31頁第二十一頁，共31頁。 (c) T=9 Nm，n162rpm(a)T=0，n=110rpm（b）T=0.5 Nm，n=326rpmP=5（a）電流周期(zhuq)18次，噪音頻率為165Hz。（b） 電流周期(zhuq)6次，噪音頻率為163Hz。（c）電流周期(zhuq)12次，噪音頻率為162Hz。 小電機第21頁/共31頁第二十二頁，共31頁。 存在電流(dinli)偏差時 3e i 2 -無波動力矩 122

10、isina sin()b sin()c33r22Ta sin b sin()c sin()33 22 e sin sin() sin()33122 i sin sin() sin()33正弦波驅(qū)動 理想(lxing)情況第22頁/共31頁第二十三頁，共31頁。r2Ti sin23v 存在相位(xingwi)偏差 r2Ti cos23v 存在(cnzi)恒定成分I rTI sin i次諧波成分存在 rTi cos(1) -2P -2P -P 第23頁/共31頁第二十四頁，共31頁。力矩波動rrNTT10%T正弦波驅(qū)動器方波驅(qū)動器控制器電機本體rrNTT2%T優(yōu)化電機系統(tǒng)(xtng)固有頻率定位(dngwi)力矩第24頁/共31頁第二十五頁，共31頁。定位力矩抑制(yzh)措施第25頁/共31頁第二十六頁，共31頁。Tr比正弦驅(qū)動(q dn)的要大 原因：電勢平頂部分小及電感的存在 減小Tr的措施加大電勢(dinsh)平頂寬度 電流反饋 正弦波驅(qū)動方波驅(qū)動器第26頁/共31頁第二十七頁，共31頁。線反電勢、電壓(diny)、電流超前角控制(kngzh)第27頁/共31頁第二十八頁，共31頁。9Nm空載(kn zi)正弦波驅(qū)動(q dn)第28頁/共31頁第二十九頁，共31頁。 磁場正弦化設(shè)計（不均勻氣隙