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漫谈电机电磁、振动、噪声场,永磁电机深入知识干货,助你理解

 书山居士 2018-10-15

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电机NVH是一门玄学,因为分析NVH的方法和评估NVH的指标并没有明确,所以很多人会觉得很难,其次一个原因是NVH涉及跨学科,跨领域分析,设计到生产制造也同样息息相关。

说到振动噪声,在我的理解中无非就是激励在系统中的响应被人耳所接收的过程。所以衍生出削弱振动噪声的主要三条思路,1、削弱力波源;2、增强电机结构刚度或者提高阻尼(更多应用于电机共振幅值的削弱);3、采用一些吸声、屏蔽措施,隔离噪声。对于一个电机设计者来说,我们可以掌控的是削弱力波源和提高电机结构刚度,而削弱力波源来降低振动噪声是最经济实惠的。

说到电机振动噪声,必须得明白几点,这也是我对这一块的一些总结。

1、振动噪声大,可以是系统共振(更多是由柔性连接造成的),局部共振以及强迫振动。在我的观念里,结构刚度分为零部件结构刚度以及系统结构刚度,在不同的频率和不同形式的作用力下产生不一样的效果;一个电机定子模态往往从圆周方向和轴向两个维度去描述结构的振型。


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2、千万别用某一个刚度去简单的衡量一个结构抗振能力,因为结构模态有无穷多个,这对应的结构刚度也有无穷多个。我更喜欢根据激振力的波形分布去分析电机的结构刚度,原因在下一个点会说到;


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3、一个力波并不能激起所有结构结构模态共振,但可以激起多个模态在不同频率下的较强的振动(大于常规的强迫振动),所以力波的形态与结构模态具有很强的关联;


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4、即使力波的形态和模态完全一致,也未必会引起电机共振。还得看力波的振动频率和振动方式。之前我也看到过这样一句话,同样一个8阶力波,旋转力波对应的结果模态刚度大于脉振8阶力波对应的结构模态刚度,所以力波幅值一样,形态也一样,但振动方式不一样,最后产生的振动噪声大小完全不一样。

电机电磁与振动关系,主要从定子轭部强度,谐波含量,是否含有低阶力波等方面考虑问题。结构设计与振动的关系,主要从结构强度、支点位置等分析,我不做这一块,具体不是很清楚,但我的理解是材料用量与固定振动下的结构强度有效合理的设计。目前由于其中涉及空间力波形态以及时间力波运动形态,结构中存在较多的分析比较麻烦,目前往往通过有限元联合仿真的形式,研究分析电机振动噪声。

我学习噪声分三个途径,一是对电机噪声理论的分析,由简到繁,循序渐进;二是对噪声仿真软件的学习,学习其分析数据方法以及解决问题思路,找到其中理论的部分以及与理论有差异的部分;三是结合实践,寻找理论、仿真、实践之间的差异与关系。

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