Bunyi Elektromagnet dalam Motor: Definisi, Ciri Dan Punca

Bunyi elektromagnet dalam motoradalah isu biasa semasa operasi motor. Ia berasal daripada gelombang daya elektromagnet yang dihasilkan oleh medan magnet berselang-seli dalam celah udara antara stator dan rotor, serta kesan magnetostriktif teras besi, yang mendorong getaran teras dan rangka besi stator dan seterusnya memancarkan bunyi. Berbeza daripada bunyi mekanikal dan bunyi aerodinamik, bunyi elektromagnet mempunyai punca yang kompleks dan menjejaskan prestasi operasi motor. Pemahaman-mendalam tentang definisi, ciri dan puncanya berfungsi sebagai prasyarat asas untuk pengoptimuman prestasi motor dan pengurangan hingar. Secara khususnya, ia merujuk kepada hingar bawaan udara yang dipancarkan ke luar apabila gelombang daya elektromagnet berkala dihasilkan oleh medan magnet berselang-seli dalam-jurang udara pemutar mencetuskan getaran paksa teras dan rangka pemegun, bersama-sama dengan bunyi getaran yang disebabkan oleh kesan magnetostriktif teras besi.

Bunyi elektromagnet dalam motorboleh dibezakan dengan jelas daripada bunyi mekanikal dan bunyi aerodinamik melalui ciri-ciri tipikal berikut:

Selepas motor dimatikan, pemutar terus berputar kerana inersia, namun hingar hilang serta-merta dan sepenuhnya. Ini adalah kaedah paling mudah untuk membezakan bunyi elektromagnet daripada jenis bunyi lain. Dalam ujian amali, kelajuan motor sebelum pemotongan kuasa hendaklah lebih tinggi daripada kelajuan di mana bunyi elektromagnet yang disyaki berlaku. Memandangkan kelajuan putaran menurun dengan cepat selepas pemotongan kuasa (terutamanya untuk motor magnet kekal), kelajuan penutupan yang agak tinggi diperlukan untuk memastikan julat kelajuan pengendalian selepas kuasa-dimatikan meliputi jalur kelajuan tempat bunyi elektromagnet muncul.

Bunyi elektromagnet frekuensi rendah-biasanya muncul sebagai bunyi dengung resonans kusam yang disebabkan terutamanya oleh harmonik medan magnet tertib rendah-; -bunyi elektromagnet frekuensi tinggi menjelma sebagai bunyi siulan atau bunyi decitan yang tajam, yang terutamanya berpunca daripada harmonik modulasi PWM, harmonik slot dan harmonik magnet tertib tinggi-.

Resonans akan berlaku apabila frekuensi pengujaan gelombang daya elektromagnet bertepatan dengan atau menghampiri frekuensi getaran semula jadi teras dan bingkai pemegun, yang membawa kepada peningkatan eksponen dalam tahap hingar dan mengakibatkan bunyi abnormal yang teruk.

Mekanisme pembentukan hingar elektromagnet mengikut rantai: udara-herotan medan magnet celah → gelombang daya elektromagnet berselang-seli → getaran struktur paksa → sinaran hingar, dengan herotan medan magnet celah udara-sebagai punca teras.

1. Turun Naik Daya Elektromagnet Jejari Disebabkan oleh-jurang Udara Herotan Medan Magnet

Jurang udara antara stator dan rotor adalah medium teras untuk penghantaran medan magnet di dalam motor. Di bawah keadaan yang ideal, medan magnet celah udara-mengikut bentuk gelombang sinus standard dengan taburan seragam dan daya elektromagnet simetri yang bebas daripada turun naik berkala, sekali gus tidak menghasilkan getaran atau bunyi. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi kejuruteraan praktikal, pelbagai sisihan reka bentuk dan pembuatan seperti padanan-kutub, pemegun-sipi pemutar, litar magnet asimetri dan arus fasa tidak seimbang akan memesongkan medan magnet dan menjana banyak medan magnet harmonik. Apabila ditindih pada medan magnet asas, medan harmonik ini menghasilkan gelombang daya elektromagnet jejari dengan susunan dan frekuensi yang berbeza. Bertindak sebagai beban berselang-seli berkala pada gigi stator dan teras besi, daya jejarian terus meregang dan memerah struktur stator untuk mendorong-getaran stator frekuensi tinggi. Tenaga getaran dihantar ke rangka motor, menggegarkan udara ambien, dan akhirnya membentuk bunyi elektromagnet. Mekanisme utama ini menyumbang lebih daripada 80% daripada jumlah tenaga hingar elektromagnet.

2. Pengujaan Harmonik Slot Disebabkan oleh Kesan Slotting

Slot yang dimesin pada stator dan rotor memecahkan keseragaman litar magnet dalam celah udara dan mencetuskan medan magnet harmonik slot. Pembukaan slot pemegun dan pemutar membawa kepada turun naik berkala bagi-ketumpatan fluks magnet celah udara, menjana daya elektromagnet harmonik slot dengan susunan tetap dan amplitud yang stabil. Daya harmonik sedemikian menampilkan frekuensi tetap dan kapasiti pengujaan yang kuat, yang merupakan punca utama siulan elektromagnet -berfrekuensi tinggi dalam motor magnet kekal dan motor aruhan bersaiz kecil dan sederhana-. Terutamanya apabila nombor slot pemegun dan pemutar dipadankan secara tidak munasabah, amplitud daya harmonik slot meningkat dengan mendadak, yang mudah bergema dengan struktur pemegun dan memburukkan lagi kecacatan bunyi. Oleh itu, pemadanan slot pemutar-pemegun ialah parameter kritikal dalam reka bentuk motor. Ia mesti disahkan dalam fasa reka bentuk awal, kerana pengubahsuaian pada peringkat kemudian akan menjadi sangat sukar.

3. Kesan Magnetostrictive dan Gangguan daripada Harmonik Kawalan

Di satu pihak, kepingan keluli silikon teras besi motor mengalami pengembangan kecil berkala dan ubah bentuk penguncupan di bawah medan magnet berselang-seli, yang dikenali sebagai kesan magnetostriktif. Ubah bentuk-mikro frekuensi tinggi-sebegitu memacu getaran keseluruhan teras besi dan menghasilkan -dengung elektromagnet frekuensi rendah, yang amat ketara dalam-motor kuasa tinggi dengan teras besi bersaiz besar-. Sebaliknya, motor kelajuan-boleh laras frekuensi-bolehubah dikuasakan oleh penukar frekuensi yang menggunakan modulasi PWM. Modulasi nadi gelombang segi empat sama-memperkenalkan voltan frekuensi tinggi-tinggi dan harmonik arus, yang seterusnya memesongkan{12}}medan magnet celah udara, menjana-gelombang daya elektromagnet frekuensi tinggi dan menyebabkan bunyi siulan frekuensi tinggi-yang unik bagi motor frekuensi- Selain itu, kesipian celah udara, taburan belitan asimetri, ralat belitan belitan, kebolehtelapan magnet kepingan keluli silikon yang tidak konsisten dan kecacatan lain akan memburukkan herotan medan magnet dan secara tidak langsung memperhebat bunyi elektromagnet.

Intipati daripadabunyi elektromagnet dalam motorpengurangan terletak pada pengoptimuman harmonik, antaranya harmonik slot adalah keutamaan. Jenis harmonik lain secara relatifnya lebih mudah untuk dioptimumkan dan memberikan pengaruh kecil pada hingar elektromagnet. Faktor utama yang mempengaruhi harmonik slot termasuk padanan-slot tiang, lebar bukaan slot dan kedalaman bukaan slot, yang hendaklah dinilai secara menyeluruh bersama-sama dengan penunjuk prestasi motor lain semasa reka bentuk.