永磁同步电机的振动与噪音学习教案.pptx
会计学1永磁同步电机的振动永磁同步电机的振动(zhndng)与噪音与噪音第一页，共31页。目录目录(ml)一、振动与噪音机理二、定位力矩(l j)与噪音三、方波无刷直流电机力矩(l j)波动与噪音四、正弦波无刷直流电机力矩(l j)波动与噪音五、抑制措施第1页/共31页第二页，共31页。一、振动与噪音一、振动与噪音(zoyn)机理机理1、电磁噪音(zoyn)2、机械噪音(zoyn)3、空气动力噪音(zoyn)人耳听觉的声波频率范围(fnwi)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分贝的噪声响度级经过(jnggu)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分贝的噪声响度圾经过(jnggu)7年会引起对4000赫兹的听觉丧失5分贝，而83至88分贝的响度级经过(jnggu)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。一、振动一、振动(zhndng)与噪音机理与噪音机理其中 气隙磁导谐波(xi b)次数，=1,2,3,；Z 槽数；0 磁导常量部分；0 次谐波(xi b)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。一、振动一、振动(zhndng)与噪音机理与噪音机理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。转子(zhun z)磁势：第5页/共31页第六页，共31页。一、振动一、振动(zhndng)与噪音机理与噪音机理Fsv 定子(dngz)磁动势次谐波幅值；v 定子(dngz)磁动势谐波次数；0 定子(dngz)磁动势在圆周坐标系中角坐标；1 电流基波角频率；电流谐波次数。定子(dngz)磁势：第6页/共31页第七页，共31页。一、振动与噪音一、振动与噪音(zoyn)机理机理合成(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、振动一、振动(zhndng)与噪音机理与噪音机理一、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(ti xn)产生静压力时铁心(ti xn)产生静变形，不产生振动和噪音;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，角频率为2i1;第8页/共31页第九页，共31页。一、振动与噪音一、振动与噪音(zoyn)机理机理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(pn dun)，令变频音响设备在这些频段(pn dun)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。二、定位二、定位(dngwi)力矩力矩 定位力矩电机不通电时永磁转子受到的磁力矩 引起的原因齿槽和磁滞(c zh)的存在第10页/共31页第十一页，共31页。极数2P2，齿数Z3，每周稳定(wndng)位置数 6二、定位二、定位二、定位二、定位(dngwi)(dngwi)力力力力矩矩矩矩理想(lxing)磁路下的齿槽力 矩TC第11页/共31页第十二页，共31页。最低次数(csh)min每周磁能状态重复次数(csh)虚位移方法(fngf)求取TCC 2P 和Z的最大公约数 幅值决定于磁势平方(pngfng)F2和磁导G的次幅值乘积第12页/共31页第十三页，共31页。二、定位二、定位(dngwi)力矩力矩缺陷磁路的齿槽力矩 转子(zhun z)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。二、定位二、定位(dngwi)力矩力矩样机的定位力矩(l j)分析极对数极对数P P齿数齿数Z 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 59 918.318.318090第14页/共31页第十五页，共31页。二、定位二、定位(dngwi)力矩力矩小电机(dinj)噪音与电流波形 噪音(zoyn)频率为电流频率的18倍机械转速的90次 理想次数啸叫第15页/共31页第十六页，共31页。二、定位二、定位(dngwi)力矩力矩大电机噪音(zoyn)与电流波形 噪音频率为电流频率的18倍机械(jxi)转速的180次 理想次数啸叫第16页/共31页第十七页，共31页。波动力矩 波动力矩指令一定下不同转角对应的电磁力矩波动分量 引起的原因：电动势e和电流(dinli)i 的波形偏离了理想波形三、方波无刷直流电机力矩波动三、方波无刷直流电机力矩波动(bdng)与噪音与噪音第17页/共31页第十八页，共31页。三、方波无刷直流电机力矩三、方波无刷直流电机力矩波动波动(bdng)与噪音与噪音得到(d do)式中第18页/共31页第十九页，共31页。三、方波无刷直流电机力矩波动三、方波无刷直流电机力矩波动(bdng)与噪音与噪音力矩波动(bdng)仿真图第19页/共31页第二十页，共31页。三、方波无刷直流电机力矩波动三、方波无刷直流电机力矩波动(bdng)与噪音与噪音大电机噪音与电流(dinli)波形 120rpm，10Nm噪音频率(pnl)为电流频率(pnl)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18次，噪音频率(pnl)为165Hz。（b）电流周期6次，噪音频率(pnl)为163Hz。（c）电流周期12次，噪音频率(pnl)为162Hz。小电机第21页/共31页第二十二页，共31页。存在电流(dinli)偏差时四、正弦波无刷直流电机力矩四、正弦波无刷直流电机力矩(l j)波动与噪音波动与噪音正弦波驱动(q dn)理想情况第22页/共31页第二十三页，共31页。vv存在存在(cnzi)(cnzi)幅幅值偏差值偏差i i v 存在相位(xingwi)偏差 v 存在(cnzi)恒定成分I-2P-2P-P 四、正弦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四、正弦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第23页/共31页第二十四页，共31页。力矩波动五、抑制五、抑制(yzh)措施措施正弦波驱动器方波驱动器控制器电机本体优化电机(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。五、抑制五、抑制(yzh)措措施施n n定子斜槽或者转子斜磁极定子斜槽或者转子斜磁极n n减少定子槽开口宽度减少定子槽开口宽度n n定子齿开槽定子齿开槽n n分数槽分数槽n n改变极弧宽度改变极弧宽度n n磁极不规则放置磁极不规则放置(fngzh)(fngzh)n n改变磁钢磁化方向改变磁钢磁化方向n n无槽结构无槽结构n n无铁芯绕组无铁芯绕组n n降低气隙磁通密度。降低气隙磁通密度。定位力矩(l j)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(yunyn)：电势平顶部分小及电感的存在 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五、抑制五、抑制(yzh)措施措施第26页/共31页第二十七页，共31页。五、抑制五、抑制(yzh)措施措施线反电势(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。五、抑制五、抑制(yzh)措施措施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。五、抑制五、抑制(yzh)措施措施 磁场正弦化设计(shj)（不均匀气隙）保证位置传感正弦化精度 电流反馈 提高电路的线性 正弦波驱动器的抑制(yzh)措施第29页/共31页第三十页，共31页。要求：1.下面题目二选一2.新、介绍(jisho)清楚3.6月1日前交报告(bogo)要求题目：1 新型永磁电机(dinj)介绍2 新型永磁同步电机(dinj)控制策略介绍第30页/共31页第三十一页，共31页。
