永磁同步电机的振动与噪音解析学习教案

1、会计学1永磁同步电机的振动与噪音永磁同步电机的振动与噪音(zoyn)解析解析第一页，共31页。一、 振动与噪音机理二、定位力矩与噪音三、方波无刷直流电机力矩波动与噪音四、正弦波无刷直流电机力矩波动与噪音五、抑制(yzh)措施第1页/共31页第二页，共31页。1、电磁噪音2、机械(jxi)噪音3、空气动力噪音 人耳听觉(tngju)的声波频率范围大约为20Hz20kHz， 控制器PWM；定位力矩；力矩波动；电机轴承；电机电刷；转子不平衡。 第2页/共31页第三页，共31页。 在频率300一600赫兹区队80分贝响度(xin d)级的噪声若每天连续作用8小时，实际上不会引起对1000一2000赫兹

2、言语频率范围内的听觉丧失； 在频率300一600赫兹区间，88至95分贝的噪声响度(xin d)级经过30年会引起对1000赫兹的听觉丧失8至13分贝，对2000赫兹的听觉丧失13.5至19分贝； 在频率1200一2400赫兹区间，73分贝的噪声响度(xin d)圾经过7年会引起对4000赫兹的听觉丧失5分贝，而83至88分贝的响度(xin d)级经过30年会引起对4000赫兹的听觉丧失 27至33分贝。对人的损害(snhi)：对神经系统有坏的影响；损害(snhi)人的听觉。第3页/共31页第四页，共31页。zcos0其中(qzhng) 气隙磁导谐波次数， =1,2,3,；Z 槽数；0 磁导常

3、量部分；0 次谐波幅值； 定子圆周角坐标系自变量。气隙磁导：第4页/共31页第五页，共31页。k 永磁磁动势谐波次数，k=1,2,3,.；p 极对数；0 转子在定子(dngz)圆周角坐标系中的角坐标； 转子转速；Frk 转子磁动势次谐波幅值。)(cos),(0tkpFtFkrkr转子(zhun z)磁势：第5页/共31页第六页，共31页。Fsv 定子磁动势次谐波(xi b)幅值；v 定子磁动势谐波(xi b)次数；0 定子磁动势在圆周坐标系中角坐标；1 电流基波角频率； 电流谐波(xi b)次数。)(cos),(11tpFtFss定子(dngz)磁势：第6页/共31页第七页，共31页。)(co

4、s)(cos),(011tkpFtpFtFkrksSFtB/)(，022)(tB，)cos(,tN合成(hchng)磁动势：气隙磁密：单位(dnwi)面积力：第7页/共31页第八页，共31页。一、不随时间变化的恒定力波，即零次力波。恒定力波只是对定子铁心产生静压力时铁心产生静变形，不产生振动(zhndng)和噪音;二、定子磁动势同次谐波，力波角频率为21;三、转子磁动势同次谐波，力波角频率为2k1;四、定子磁动势不同次谐波，力波角频率为(ij)1 ;五、转子磁动势不同次谐波力波，角频率为(kikj)1 ;六、定、转子磁动势不同次谐波力波，角频率为(ikj)1;七、定、转子磁动势同次谐波力波，角

5、频率为2i1;第8页/共31页第九页，共31页。电磁噪音测试最常用的鉴别方法是：一、突然断电法。二、测振法。三、混合变频判断法。所谓混合变频法是指利用相关仪器(yq)辅助人耳鉴别噪音。混合变频鉴别法的辅助设备为一套可变频音响设备。鉴别时，首先测试电机在恒电压恒转速时的噪音频谱，记录幅值较大的频段，令变频音响设备在这些频段上发出激励声源，根据同频声波幅值叠加原理，当激励声源与噪音相应频谱成分接近或一致时，人耳会感觉到噪音被加强。第9页/共31页第十页，共31页。 定位力矩电机不通电(tng din)时永磁转子受到的磁力矩 引起的原因齿槽和磁滞的存在第10页/共31页第十一页，共31页。极数2P2

6、， 齿数Z3，每周稳定(wndng)位置数 6理想(lxing)磁路下的齿槽力 矩TC第11页/共31页第十二页，共31页。21WF dG2cosTWTC 最低次数min每周磁能状态(zhungti)重复次数 虚位移方法(fngf)求取TCmin2PZCC 2P 和Z的最大公约数487221C129Z88P2 min例： 幅值决定(judng)于磁势平方F2和磁导G的次幅值乘积第12页/共31页第十三页，共31页。缺陷磁路(c l)的齿槽力矩 转子有缺陷导致Z次定位力矩定子有缺陷导致2P次定位力矩第13页/共31页第十四页，共31页。样机(yn j)的定位力矩分析极对数极对数P P齿数齿数Z

7、Z定位力矩定位力矩220220rpmrpm对应的对应的电流频率电流频率 HzHz大电机大电机1010181836.636.6小电机小电机5 59 918.318.3min2PZC18090第14页/共31页第十五页，共31页。小电机噪音(zoyn)与电流波形 噪音频率为电流频率的18倍机械(jxi)转速的90次 理想次数啸叫第15页/共31页第十六页，共31页。大电机噪音与电流(dinli)波形 噪音频率(pnl)为电流频率(pnl)的18倍机械转速的180次 理想次数啸叫第16页/共31页第十七页，共31页。T1Teir波动力矩 波动力矩指令一定下不同(b tn)转角对应的电磁力矩波动分量

8、引起的原因：电动势e和电流 i 的波形偏离了理想波形第17页/共31页第十八页，共31页。tItItItimmma7sin5sinsin)(751tTtTtTTTemem18sin12sin6sin1812602311117755110mmmmmmmmmemIEIEIEIETtEtEtEtEtemmmma7sin5sin3sinsin)(7531)()()(23113711155716mmmmmmmmmmemEEIEEIEEIT)()()(23519771751113112mmmmmmmmmmemEEIEEIEEIT得到(d do)式中第18页/共31页第十九页，共31页。力矩(l j)波动仿

9、真图第19页/共31页第二十页，共31页。大电机(dinj)噪音与电流波形 120rpm，10Nm噪音(zoyn)频率为电流频率的6倍振动f=120Hz第20页/共31页第二十一页，共31页。 (c) T=9 Nm，n162rpm(a)T=0，n=110rpm（b）T=0.5 Nm，n=326rpmP=5（a）电流周期(zhuq)18次，噪音频率为165Hz。（b） 电流周期(zhuq)6次，噪音频率为163Hz。（c）电流周期(zhuq)12次，噪音频率为162Hz。 小电机第21页/共31页第二十二页，共31页。 存在电流(dinli)偏差时 3e i 2 -无波动力矩 122isina

10、sin()b sin()c33r22Ta sin b sin()c sin()33 22 e sin sin() sin()33 122 i sin sin() sin()33正弦波驱动 理想(lxing)情况第22页/共31页第二十三页，共31页。r2Ti sin23v 存在相位(xingwi)偏差 r2Ti cos23v 存在恒定(hngdng)成分I rTI sin i次谐波成分存在 rTi cos(1) -2P -2P -P 第23页/共31页第二十四页，共31页。力矩波动rrNTT10%T正弦波驱动器方波驱动器控制器电机本体rrNTT2%T优化电机(dinj)系统固有频率定位(dngwi)力矩第24页/共31页第二十五页，共31页。定位(dngwi)力矩抑制措施第25页/共31页第二十六页，共31页。Tr比正弦驱动的要大 原因：电势平顶部分(b fen)小及电感的存在 减小Tr的措施加大电势平顶宽度(kund) 电流反馈 正弦波驱动方波驱动器第26页/共31页第二十七页，共31页。线反电势(dinsh)、电压、电流超前角控制(kngzh)第27页/共31页第二十八页，共31页。9Nm空载(kn zi)正弦波驱动(q dn)第28页/共31页第二十九页，共31页。 磁场(cchng)正弦化设计（不均匀气