直流电机维修
永磁电机振动噪声特性的分析
时间：2013-10-23 19:53:46 来源：西安西玛电机厂 作者：西玛电机 点击：
西安西玛电机文章：为进一步分析变频器供电对永磁电机振动噪声特性的影响，对 20 kW 盘式永磁电机的三维声场进行有限元计算。在计算三维声场时，定子绕组中分别加载了正弦波电流和开关频率为 3 kHz 的谐波电流来模拟正弦波供电和变频器供电。在噪声计算时为了反映人耳对噪声响度的影响，噪声的计算结果全部采用 A 计权声压级表示。通过有限元计算得到的正弦波供电和变频器供电时永磁电机某测点的噪声声压级频谱图分别如图 8 和图 9 所示，该测点水平面高度为轴中心高 0. 225 m，沿轴向与电机外壳的距离为 1 m。
由图 8 可以看出，永磁电机在采用正弦波供电时电机噪声的主要峰值集中在低频段，这是因为正弦波供电时电机的电磁噪声主要由定、转子谐波磁场相互作用产生的。频率越高定、转子谐波磁场的幅值越低，对电机振动噪声的影响也越小。由图 8还可以看出在正弦波供电和变频器供电时该永磁直流电机都在 996 Hz 的频率处具有较大的声压级。通过分析可知 996 Hz 是该盘式永磁电机基波频率的偶数倍，因此它是电机定、转子谐波产生的电磁噪声。
由于是六相永磁电机，所以定子谐波磁场中不存在5、7 次谐波，因此该频率处的噪声是由定子 13 次谐波磁场和转子谐波磁场相互中用产生的。
变频器供电时气隙磁场在开关频率 3 kHZ 附近存在一系列的谐波成分。由图 9 可以看出永磁直流电机的声压级在开关频率 3 kHz 附近也存在一系列的幅值，这是由变频器电流谐波与基波相互调制产生新的噪声峰值。由于人耳对 1 ～ 6 kHz 的声音比较敏感，而且这些噪声峰值均集中在这个范围内，因此在变频器供电条件下电机辐射的噪声会明显增大。
3. 2 变频器供电永磁电机噪声实验分析采用丹麦 B＆K 公司生产的噪声振动测试系统对变频器供电时20 kW 盘式永磁同步电动机进行噪声测试。利用噪声振动测试系统实测的盘式永磁直流电机在变频器开关频率为3 kHz 时的噪声频谱如图10所示。
由图 10 可以看出电机的噪声在变频器开关频率及其倍数附近产生了一系列的噪声值。这些主要噪声的频率与解析式和有限元计算的结果是相符的。变频器供电时永磁电机噪声频率计算值与实测值的比较如表 3 所示。
由表 3 可以看出有限元计算得出的噪声频率与通过式(11)计算出的噪声频率和实测噪声频率值基本一致。说明利用本文的计算方法可以有效的预估出变频器供电时电机噪声的主要频率成分，为今后预估和抑制变频器供电时永磁电机的振动噪声奠定了基础。
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