降低单相异步电动机电磁噪声及低噪声

降低电动机电磁噪声

及低噪声电动机广东工业大学黄开胜降低电动机电磁噪声及低噪声电动机低噪声三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机低噪声永磁同步伺服电动机降低电动机电磁噪声及低噪声电动机低噪声三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机低噪声永磁同步伺服电动机低噪声三相异步电动机

IntroductionAudiblenoise:(1)ventilationnoise(2)mechanicalnoise(3)electromagneticnoiseNormallyventilationnoiseandmechanicalnoiseconstitutethemajorityoftheoverallaudiblenoise,especiallywhenthemotorisrunningwithoutload.低噪声三相异步电动机

IntroductionSpecificfeaturesofelectromagneticnoise:(1)frequency:700to4000Hzhumanearhaspeaksensitivitytoit.(2)increasingdramaticallywithincreasingstatorcurrent.Sometimesitresultsinaterriblesoundatacertainfrequency.低噪声三相异步电动机

力波分析6p,Q1/Q2=54/44

VsVr(47)(-41)[91][-85]3-1521-33392(-51)(57)-6975-872932[-105][111]低噪声三相异步电动机

力波分析6p,Q1/Q2=54/42VsVr(45)(-39)[87][-81]3-1521-33390(-51)(57)-6975-87093[-105][111]低噪声三相异步电动机

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]低噪声三相异步电动机

槽配合（定转子槽数）polesQ1Q2traditionalnew44844406544442725860低噪声三相异步电动机

电磁设计方案及比较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低噪声三相异步电动机

电磁噪声（计算值）Type(Poles-output)Q1/Q2Lw(dB)6-15kW54/4479.954/4255.76-37kW72/5878.072/6061.64-30kW48/4478.548/4072.0低噪声三相异步电动机

空载噪声（试验值）Type(Poles-output)Q1/Q2Lp(dB)6-15kW54/4461.754/4257.96-37kW72/5864.872/6062.54-30kW48/4473.148/4071.8低噪声三相异步电动机

其它主要性能指标（设计值与试验值）ItemRedesignTestPoles44Ratedoutput(kW)3030Slotcombination48/4048/40Current(A)57.856Speed(rpm)14741472Efficiency(%)91.1392.12Powerfactor0.8680.88Maximumtorque3.032.83Startingtorque2.071.97电磁噪声频率（一）

电磁噪声频率（二）

电磁噪声频率（三）

电磁噪声频率（四）

降低电动机电磁噪声及低噪声电动机低噪声三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机低噪声永磁同步伺服电动机低噪声变极双速三相异步电动机

定子磁场谐波分析60°相带三相定子绕组谐波磁场：其中包括定子磁导齿谐波磁场：低噪声变极双速三相异步电动机

定子磁场谐波分析大小相带三相定子绕组谐波磁场：其中包括定子磁导齿谐波磁场：低噪声变极双速三相异步电动机

鼠笼转子磁场谐波分析鼠笼转子谐波磁场：其中包括转子磁导齿谐波磁场：低噪声变极双速三相异步电动机

非60°相带电动机谐波磁场分析

定子磁动势谐波磁场

定子磁导齿谐波磁场

转子磁动势谐波磁场转子磁导齿谐波磁场力波分析任何一个气隙磁场分量或者任何两个磁场分量相互作用都会产生径向力波。定子v次谐波磁场产生2v阶径向力波——阶数高。转子μ次谐波磁场产生2μ阶径向力波

——阶数高。定子基波磁场产生2阶径向力波——阶数低，但径向力波的频率为倍频——频率低。力波分析任何一个气隙磁场分量或者任何两个磁场分量相互作用都会产生径向力波。彼此独立的定子v次谐波磁场与转子μ次谐波磁场产生多种阶数径向电磁力波，其中可能包括阶数低、频率高的电磁力波分量，是人们关注的重点。

力波分析定子相带谐波磁势的幅值与谐波次数（极对数）成反比，因此，定子谐波磁场只考虑到二阶定子齿谐波的低次数谐波磁场。转子谐波磁场只考虑磁导齿谐波磁场，同时，只考虑一阶和二阶转子齿谐波磁场。在径向电磁力波中，重点消除或者削弱一、二、三等低阶数径向力波。

力波分析定子v次谐波磁场与转子μ次谐波磁场产生径向电磁力波阶数：

（1）

（2）

36/32槽4/6极三相异步电动机力波分析

4极6极定子谐波vb转子谐波磁场μa定子谐波vb转子谐波磁场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极三相异步电动机力波分析

4极6极定子谐波vb转子谐波磁场μa定子谐波vb转子谐波磁场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极三相异步电动机力波分析

4极6极定子谐波磁场vb转子谐波磁场μa定子谐波磁场vb转子谐波磁场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极三相异步电动机力波分析

4极6极定子谐波磁场vb转子谐波磁场μa定子谐波磁场vb转子谐波磁场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极三相异步电动机力波

槽配合低阶径向电磁力波（4极）低阶径向电磁力波（6极）0阶1阶2阶3阶0阶1阶2阶3阶36/322--6----32--36/3322222----636/401--3----12--36/441--3----21--

低噪声变极双速三相异步电动机

YDT132S-4/6空载噪声与满载噪声

类别低噪声电机Q1/Q2=36/40普通电机Q1/Q2=36/33空载满载空载满载4极5258.258646极58.56070.880

低噪声变极双速三相异步电动机

YDT132S-4/64.7kW/1.5kW试验结果

序号性能数据（槽配合：原电机36/33，低噪声电机36/40）4极6极原电机低噪声比较原电机低噪声比较1定子直流电阻/欧姆2.152.1505.415.4102空载电流/A5.614.9-0.713.352.8-0.553空载输入功率/W340298-42175166-94效率/%82.884.51.781.384.335功率因数0.80.840.040.620.720.16堵转电流/A5.896.8915.576.230.667堵转转矩倍数1.712.020.312.082.07-0.018最大转矩倍数2.362.32-0.042.752.850.19满载转速r/min145714570977972-510满载定子电流/A10.669.9-0.764.463.94-0.5211满载转矩/Nm30.330.80.514.5814.90.3212空载噪声-声压级/dB(A)5852-670.858.5-12.313满载噪声-声压级/dB(A)6458.2-5.88060-2014硅钢片重/kG37.637.6037.637.6015定子铜线重/kG5.165.1605.165.16016转子铸铝重/kG1.431.36-0.071.431.36-0.0717电磁噪声偏大几乎无大几乎无降低电动机电磁噪声及低噪声电动机低噪声三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机

原永磁同步伺服电动机定子冲片36槽低噪声永磁同步伺服电动机

原永磁同步伺服电动机转子铁心低噪声永磁同步伺服电动机

原永磁同步伺服电动机特点驱动周期性负载（如注塑机），过载1.8倍左右；电动机产生高频噪声，尤其在电动机过载时十分明显；电动机为8极电机，定子36槽；定子绕组为分数（3/2）槽绕组。低噪声永磁同步伺服电动机

主要任务降低噪声，尤其是降低电磁噪声；控制振动，尤其是控制齿槽转矩及其引起的振动；保持过载能力。低噪声永磁同步伺服电动机

永磁同步伺服电动机转子谐波磁场分析在AnsoftMaxwell模型中，将定子绕组电流设为零，得到转子磁场分布（云图）；利用Ansoft软件得到气隙磁场（转子磁场）磁密分布图；应用Ansoft软件提供的傅里叶分解工具，得到转子磁场谐波次数及其分量；应用异步电动机力波分析方法，对永磁同步电动机进行力波分析。低噪声永磁同步伺服电动机

原永磁同步伺服电动机转子磁场（云图）低噪声永磁同步伺服电动机

原永磁同步伺服电动机转子磁场低噪声永磁同步伺服电动机

原永磁同步伺服电动机转子磁场谐波分析低噪声永磁同步伺服电动机

永磁同步伺服电动机转子谐波分量低噪声永磁同步伺服电动机

原永磁同步伺服电动机力波分析低噪声永磁同步伺服电动机

定子冲片48槽低噪声永磁同步伺服电动机

转子冲片低噪声永磁同步伺服电动机

转子铁心低噪声永磁同步伺服电动机

力波分析低噪声永磁同步伺服电动机

电磁计算单低噪声永磁同步伺服电动机

试验样机低噪声永磁同步伺服电动机

电流转矩特性低噪声永磁同步伺服电动机

最大转矩转速特性低噪声永磁同步伺服电动机

空载电流转速特性低噪声永磁同步伺服电动机