降低單相異步電動機電磁噪聲及低噪聲

降低電動機電磁噪聲

及低噪聲電動機廣東工業(yè)大學(xué)黃開勝降低電動機電磁噪聲及低噪聲電動機低噪聲三相異步電動機低噪聲變極雙速三相異步電動機低噪聲永磁同步伺服電動機降低電動機電磁噪聲及低噪聲電動機低噪聲三相異步電動機低噪聲變極雙速三相異步電動機低噪聲永磁同步伺服電動機低噪聲三相異步電動機

IntroductionAudiblenoise:(1)ventilationnoise(2)mechanicalnoise(3)electromagneticnoiseNormallyventilationnoiseandmechanicalnoiseconstitutethemajorityoftheoverallaudiblenoise,especiallywhenthemotorisrunningwithoutload.低噪聲三相異步電動機

IntroductionSpecificfeaturesofelectromagneticnoise:(1)frequency:700to4000Hzhumanearhaspeaksensitivitytoit.(2)increasingdramaticallywithincreasingstatorcurrent.Sometimesitresultsinaterriblesoundatacertainfrequency.低噪聲三相異步電動機

力波分析6p,Q1/Q2=54/44

VsVr(47)(-41)[91][-85]3-1521-33392(-51)(57)-6975-872932[-105][111]低噪聲三相異步電動機

力波分析6p,Q1/Q2=54/42VsVr(45)(-39)[87][-81]3-1521-33390(-51)(57)-6975-87093[-105][111]低噪聲三相異步電動機

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]低噪聲三相異步電動機

槽配合（定轉(zhuǎn)子槽數(shù)）polesQ1Q2traditionalnew44844406544442725860低噪聲三相異步電動機

電磁設(shè)計方案及比較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低噪聲三相異步電動機

電磁噪聲（計算值）Type(Poles-output)Q1/Q2Lw(dB)6-15kW54/4479.954/4255.76-37kW72/5878.072/6061.64-30kW48/4478.548/4072.0低噪聲三相異步電動機

空載噪聲（試驗值）Type(Poles-output)Q1/Q2Lp(dB)6-15kW54/4461.754/4257.96-37kW72/5864.872/6062.54-30kW48/4473.148/4071.8低噪聲三相異步電動機

其它主要性能指標（設(shè)計值與試驗值）ItemRedesignTestPoles44Ratedoutput(kW)3030Slotcombination48/4048/40Current(A)57.856Speed(rpm)14741472Efficiency(%)91.1392.12Powerfactor0.8680.88Maximumtorque3.032.83Startingtorque2.071.97電磁噪聲頻率（一）

電磁噪聲頻率（二）

電磁噪聲頻率（三）

電磁噪聲頻率（四）

降低電動機電磁噪聲及低噪聲電動機低噪聲三相異步電動機低噪聲變極雙速三相異步電動機低噪聲永磁同步伺服電動機低噪聲變極雙速三相異步電動機

定子磁場諧波分析60°相帶三相定子繞組諧波磁場：其中包括定子磁導(dǎo)齒諧波磁場：低噪聲變極雙速三相異步電動機

定子磁場諧波分析大小相帶三相定子繞組諧波磁場：其中包括定子磁導(dǎo)齒諧波磁場：低噪聲變極雙速三相異步電動機

鼠籠轉(zhuǎn)子磁場諧波分析鼠籠轉(zhuǎn)子諧波磁場：其中包括轉(zhuǎn)子磁導(dǎo)齒諧波磁場：低噪聲變極雙速三相異步電動機

非60°相帶電動機諧波磁場分析

定子磁動勢諧波磁場

定子磁導(dǎo)齒諧波磁場

轉(zhuǎn)子磁動勢諧波磁場轉(zhuǎn)子磁導(dǎo)齒諧波磁場力波分析任何一個氣隙磁場分量或者任何兩個磁場分量相互作用都會產(chǎn)生徑向力波。定子v次諧波磁場產(chǎn)生2v階徑向力波——階數(shù)高。轉(zhuǎn)子μ次諧波磁場產(chǎn)生2μ階徑向力波

——階數(shù)高。定子基波磁場產(chǎn)生2階徑向力波——階數(shù)低，但徑向力波的頻率為倍頻——頻率低。力波分析任何一個氣隙磁場分量或者任何兩個磁場分量相互作用都會產(chǎn)生徑向力波。彼此獨立的定子v次諧波磁場與轉(zhuǎn)子μ次諧波磁場產(chǎn)生多種階數(shù)徑向電磁力波，其中可能包括階數(shù)低、頻率高的電磁力波分量，是人們關(guān)注的重點。

力波分析定子相帶諧波磁勢的幅值與諧波次數(shù)（極對數(shù)）成反比，因此，定子諧波磁場只考慮到二階定子齒諧波的低次數(shù)諧波磁場。轉(zhuǎn)子諧波磁場只考慮磁導(dǎo)齒諧波磁場，同時，只考慮一階和二階轉(zhuǎn)子齒諧波磁場。在徑向電磁力波中，重點消除或者削弱一、二、三等低階數(shù)徑向力波。

力波分析定子v次諧波磁場與轉(zhuǎn)子μ次諧波磁場產(chǎn)生徑向電磁力波階數(shù)：

（1）

（2）

36/32槽4/6極三相異步電動機力波分析

4極6極定子諧波vb轉(zhuǎn)子諧波磁場μa定子諧波vb轉(zhuǎn)子諧波磁場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極三相異步電動機力波分析

4極6極定子諧波vb轉(zhuǎn)子諧波磁場μa定子諧波vb轉(zhuǎn)子諧波磁場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極三相異步電動機力波分析

4極6極定子諧波磁場vb轉(zhuǎn)子諧波磁場μa定子諧波磁場vb轉(zhuǎn)子諧波磁場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極三相異步電動機力波分析

4極6極定子諧波磁場vb轉(zhuǎn)子諧波磁場μa定子諧波磁場vb轉(zhuǎn)子諧波磁場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極三相異步電動機力波

槽配合低階徑向電磁力波（4極）低階徑向電磁力波（6極）0階1階2階3階0階1階2階3階36/322--6----32--36/3322222----636/401--3----12--36/441--3----21--

低噪聲變極雙速三相異步電動機

YDT132S-4/6空載噪聲與滿載噪聲

類別低噪聲電機Q1/Q2=36/40普通電機Q1/Q2=36/33空載滿載空載滿載4極5258.258646極58.56070.880

低噪聲變極雙速三相異步電動機

YDT132S-4/64.7kW/1.5kW試驗結(jié)果

序號性能數(shù)據(jù)（槽配合：原電機36/33，低噪聲電機36/40）4極6極原電機低噪聲比較原電機低噪聲比較1定子直流電阻/歐姆2.152.1505.415.4102空載電流/A5.614.9-0.713.352.8-0.553空載輸入功率/W340298-42175166-94效率/%82.884.51.781.384.335功率因數(shù)0.80.840.040.620.720.16堵轉(zhuǎn)電流/A5.896.8915.576.230.667堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)1.712.020.312.082.07-0.018最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.362.32-0.042.752.850.19滿載轉(zhuǎn)速r/min145714570977972-510滿載定子電流/A10.669.9-0.764.463.94-0.5211滿載轉(zhuǎn)矩/Nm30.330.80.514.5814.90.3212空載噪聲-聲壓級/dB(A)5852-670.858.5-12.313滿載噪聲-聲壓級/dB(A)6458.2-5.88060-2014硅鋼片重/kG37.637.6037.637.6015定子銅線重/kG5.165.1605.165.16016轉(zhuǎn)子鑄鋁重/kG1.431.36-0.071.431.36-0.0717電磁噪聲偏大幾乎無大幾乎無降低電動機電磁噪聲及低噪聲電動機低噪聲三相異步電動機低噪聲變極雙速三相異步電動機低噪聲永磁同步伺服電動機低噪聲永磁同步伺服電動機

原永磁同步伺服電動機定子沖片36槽低噪聲永磁同步伺服電動機

原永磁同步伺服電動機轉(zhuǎn)子鐵心低噪聲永磁同步伺服電動機

原永磁同步伺服電動機特點驅(qū)動周期性負載（如注塑機），過載1.8倍左右；電動機產(chǎn)生高頻噪聲，尤其在電動機過載時十分明顯；電動機為8極電機，定子36槽；定子繞組為分數(shù)（3/2）槽繞組。低噪聲永磁同步伺服電動機

主要任務(wù)降低噪聲，尤其是降低電磁噪聲；控制振動，尤其是控制齒槽轉(zhuǎn)矩及其引起的振動；保持過載能力。低噪聲永磁同步伺服電動機

永磁同步伺服電動機轉(zhuǎn)子諧波磁場分析在AnsoftMaxwell模型中，將定子繞組電流設(shè)為零，得到轉(zhuǎn)子磁場分布（云圖）；利用Ansoft軟件得到氣隙磁場（轉(zhuǎn)子磁場）磁密分布圖；應(yīng)用Ansoft軟件提供的傅里葉分解工具，得到轉(zhuǎn)子磁場諧波次數(shù)及其分量；應(yīng)用異步電動機力波分析方法，對永磁同步電動機進行力波分析。低噪聲永磁同步伺服電動機

原永磁同步伺服電動機轉(zhuǎn)子磁場（云圖）低噪聲永磁同步伺服電動機

原永磁同步伺服電動機轉(zhuǎn)子磁場低噪聲永磁同步伺服電動機

原永磁同步伺服電動機轉(zhuǎn)子磁場諧波分析低噪聲永磁同步伺服電動機

永磁同步伺服電動機轉(zhuǎn)子諧波分量低噪聲永磁同步伺服電動機

原永磁同步伺服電動機力波分析低噪聲永磁同步伺服電動機

定子沖片48槽低噪聲永磁同步伺服電動機

轉(zhuǎn)子沖片低噪聲永磁同步伺服電動機

轉(zhuǎn)子鐵心低噪聲永磁同步伺服電動機

力波分析低噪聲永磁同步伺服電動機

電磁計算單低噪聲永磁同步伺服電動機

試驗樣機低噪聲永磁同步伺服電動機

電流轉(zhuǎn)矩特性低噪聲永磁同步伺服電動機

最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性低噪聲永磁同步伺服電動機

空載電流轉(zhuǎn)速特性低噪聲永磁同步伺服電動機