干货：径向磁力和感应电动机的磁噪声分析方法让电机越来越安静

电机系统消耗的电力超过55％能源，因此是工业环境中的主要噪声源之一， 随着人们的意识增强，对安静的工作场所越来越感到担忧噪声对长时间接触噪声的负面影响。噪声一般很难精确预测，特别是在设计电机阶段，原因之一是只有一小部分能量转换为噪声以及机械和声学参数的很难估计 。考虑到噪音和振动对身体健康，机器经济和生产率提高的要求，有关电机噪声和振动等级的要求越来越严格。

电机噪音来源

提供给电机的所有输入功率中，有一部分作为热量散发，另一部分消耗在通风系统中，第三部分或最小部分以声音的方式传播。如果电机噪音超过标准水平，降低噪音最好的方法是在电机设计阶段。电机磁噪声的主要来源是激振力在磁通密度波中产生的各种谐波气隙，从源头上减少噪声应该是主要目标之一，也是解决问题的有效方法。

解决电机中的磁噪声有关的简要历史

1990年，电机设计关注于超大型电机，空气动力学噪声可忽略不计 ，轴承解决是众所周知的技术，关注电磁噪声，感应电机为主要兴趣。

1925-1930年：寻找最佳磁槽数目，优化不同的额定功率的插槽组合来减低噪音

1940年：改进和优化电机的主动和被动部件来减轻重量，但增加了噪音。

1957年：专注于空气动力学的起源，采用通气噪音，实现降低电磁噪声。

1970年：注重一体化大型电机设备设计，增加时间谐波和噪音

1980年：注重设计电机的外壳来减低噪音

2000年至今：振动声学理论，有限元法分析和统计边界元素法进行能量分析

上面描绘了与电机中的磁噪声改进有关的简要历史，在电机噪音最小化方面取得了成就。

频谱法的有限元分析

为了使作用在定子和定子之间的径向力有效分布转子，有必要确定瞬时的时空特性气隙中的磁感应强度值，在数值方法中，气隙可以使用有限元方法作为物理模型进行精确建模，可以精确定义几何形状，材料属性和非线性。进一步根据麦克斯韦力张量和通量密度乘积可直接的出气隙的结果，通量密度分量Bn和Bt 由所有空间谐波之和组成，这意味着两个力密度（法向和切向分量）由两个随机通量密度波的乘积组成。分析有用扭矩的径向力分量和切向力，这样获得的径向力可以表示为一系列傅立叶分量，以识别关键力引起电磁噪声的组件。

感应电机安装电磁噪声的措施

即使在今天，在交付用于工业或家庭用途的任何电机之后， 通常仍然需要采取许多措施来保护环境降低噪音，下面列出了一些此类措施。

通过适当的安置，合并或通过使用金属或空气弹簧来减振。

消音器在源头或通过外壳的途中减少噪音及排气管或降低切割工具或风扇的速度。

更换或改装机器-例如，用传动带代替 齿轮或电动工具，而不是气动工具。

使用安静的材料-例如，衬有橡胶的容器，输送机和振动器，在某些脆弱条件下主动降噪。

预防性维护-机器磨损时，噪音水平会增加。

结论

现有的有限元工具无法处理静态偏心率，将其全部作为动态偏心率用于计算转矩脉动，使用准3D有限元模型研究偏斜的影响，径向电磁力分布被发展成空间和空间的双重傅里叶级数时间，傅立叶系数是通过积分时间获得的，以1Hz分辨率执行仿真从而研究每种空间模式的应力波，选择这种方法是对感应电动机径向力和噪声的进行分析。

来源：旺材电机与电控

审核编辑 黄昊宇