永磁同步電機振動與噪音

§9永磁同步電機的振動與噪音交流永磁同步電機理論目錄一、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、抑制措施§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音一、振動與噪音機理1、電磁噪音2、機械噪音3、空氣動力噪音人耳聽覺的聲波頻率范圍大約為20Hz~20kHz，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?！?永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音

——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，實際上不會引起對1000一2000赫茲言語頻率范圍內(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：對神經(jīng)系統(tǒng)有壞的影響；損害人的聽覺?！?永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音一、振動與噪音機理其中 μ—氣隙磁導(dǎo)諧波次數(shù)，μ

=1,2,3,……；

Z—槽數(shù)；

Λ0—磁導(dǎo)常量部分；

Λ0—次諧波幅值；

Φμ—定子圓周角坐標(biāo)系自變量。氣隙磁導(dǎo)：§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音一、振動與噪音機理k—永磁磁動勢諧波次數(shù)，k=1,2,3,….；p—極對數(shù)；θ0—轉(zhuǎn)子在定子圓周角坐標(biāo)系中的角坐標(biāo)；Ω—轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；Frk—轉(zhuǎn)子磁動勢次諧波幅值。轉(zhuǎn)子磁勢：§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音一、振動與噪音機理Fsv—定子磁動勢次諧波幅值；v—定子磁動勢諧波次數(shù)；θ0—定子磁動勢在圓周坐標(biāo)系中角坐標(biāo)；ω1—電流基波角頻率；η—電流諧波次數(shù)。定子磁勢：§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音一、振動與噪音機理合成磁動勢：氣隙磁密：單位面積力：§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音一、振動與噪音機理一、不隨時間變化的恒定力波，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2ηω1;三、轉(zhuǎn)子磁動勢同次諧波，力波角頻率為2kω1;四、定子磁動勢不同次諧波，力波角頻率為(ηi±ηj)ω1

;五、轉(zhuǎn)子磁動勢不同次諧波力波，角頻率為(ki±kj)ω1

;六、定、轉(zhuǎn)子磁動勢不同次諧波力波，角頻率為(ηi±kj)ω1;七、定、轉(zhuǎn)子磁動勢同次諧波力波，角頻率為2ηiω1;§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音一、振動與噪音機理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。混合變頻鑒別法的輔助設(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?！?永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音二、定位力矩?定位力矩－電機不通電時永磁轉(zhuǎn)子受到的磁力矩?引起的原因－齒槽和磁滯的存在§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音極數(shù)2P＝2，齒數(shù)Z＝3，每周穩(wěn)定位置數(shù)

υ＝6二、定位力矩理想磁路下的齒槽力矩TC§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音?

最低次數(shù)υmin－每周磁能狀態(tài)重復(fù)次數(shù)?

虛位移方法求取TCC—2P和Z的最大公約數(shù)?幅值－決定于磁勢平方F2和磁導(dǎo)G的υ次幅值乘積§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音二、定位力矩缺陷磁路的齒槽力矩

?轉(zhuǎn)子有缺陷導(dǎo)致Z次定位力矩?定子有缺陷導(dǎo)致2P次定位力矩§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音二、定位力矩樣機的定位力矩分析18090§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音二、定位力矩小電機噪音與電流波形

噪音頻率為電流頻率的18倍機械轉(zhuǎn)速的90次

理想次數(shù)嘯叫§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音二、定位力矩大電機噪音與電流波形

噪音頻率為電流頻率的18倍機械轉(zhuǎn)速的180次

理想次數(shù)嘯叫§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音波動力矩波動力矩—指令一定下不同轉(zhuǎn)角對應(yīng)的電磁力矩波動分量引起的原因：電動勢e和電流i的波形偏離了理想波形三、方波無刷直流電機力矩波動與噪音§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音三、方波無刷直流電機力矩波動與噪音得到式中§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音三、方波無刷直流電機力矩波動與噪音力矩波動仿真圖§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音三、方波無刷直流電機力矩波動與噪音大電機噪音與電流波形–120rpm，10Nm噪音頻率為電流頻率的6倍振動f=120Hz§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音(c)T=9N?m，n162rpm(a)T=0，n=110rpm（b）T=0.5N?m，n=326rpmP=5（a）電流周期18次，噪音頻率為165Hz。（b）電流周期6次，噪音頻率為163Hz。（c）電流周期12次，噪音頻率為162Hz。小電機§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音?存在電流偏差Δ時四、正弦波無刷直流電機力矩波動與噪音

正弦波驅(qū)動

?理想情況§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音存在幅值偏差Δi存在相位偏差Δθ

存在恒定成分ΔI

--υ＝2P

--υ＝2P

--υ＝P

四、正弦波無刷直流電機力矩波動與噪音

§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音力矩波動五、抑制措施正弦波驅(qū)動器方波驅(qū)動器控制器電機本體優(yōu)化電機系統(tǒng)固有頻率定位力矩§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音五、抑制措施定子斜槽或者轉(zhuǎn)子斜磁極減少定子槽開口寬度定子齒開槽分?jǐn)?shù)槽改變極弧寬度磁極不規(guī)則放置改變磁鋼磁化方向無槽結(jié)構(gòu)無鐵芯繞組降低氣隙磁通密度。定位力矩抑制措施§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音Tr比正弦驅(qū)動的要大原因：電勢平頂部分小及電感的存在?

減小Tr的措施加大電勢平頂寬度

電流反饋

正弦波驅(qū)動方波驅(qū)動器五、抑制措施§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音五、抑制措施線反電勢、電壓、電流超前角控制§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音五、抑制措施9Nm空載正弦波驅(qū)動§9永磁同步電機的振動與噪音

永磁同步電機的振動與噪音五、抑制措施磁場正弦化設(shè)計（不均勻氣隙）保