一、 振動與噪音機理

耳聽覺的聲波頻率范圍大約為20Hz~20kHz；

1、電磁噪音------控制器pwm；定位力矩；力矩波動等；

2、機械噪音------電機軸承；電機電刷；轉(zhuǎn)子不平衡等；

3、空氣動力噪音。

    ——在頻率300一600赫茲區(qū)隊80分貝響度級的噪聲若每天連續(xù)作用8小時，實際上不會引起對1000一2000赫茲言語頻率范圍內(nèi)的聽覺喪失；

   ——在頻率300一600赫茲區(qū)間，88至95分貝的噪聲響度級經(jīng)過30年會引起對1000赫茲的聽覺喪失8至13分貝，對2000赫茲的聽覺喪失13.5至19分貝；

    ——在頻率1200一2400赫茲區(qū)間，73分貝的噪聲響度圾經(jīng)過7年會引起對4000赫茲的聽覺喪失5分貝，而83至88分貝的響度級經(jīng)過30年會引起對4000赫茲的聽覺喪失 27至33分貝。

氣隙磁導(dǎo)：

其中   μ—氣隙磁導(dǎo)諧波次數(shù)， μ =1,2,3,……；

             Z—槽數(shù)；

            Λ0—磁導(dǎo)常量部分；

            Λμ — μ次諧波幅值；

            Φμ—定子圓周角坐標(biāo)系自變量。

轉(zhuǎn)子磁勢：

k—永磁磁動勢諧波次數(shù)，k=1,2,3,….；

p—極對數(shù)；

θ0—轉(zhuǎn)子在定子圓周角坐標(biāo)系中的角坐標(biāo)；

Ω —轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；

Frk—轉(zhuǎn)子磁動勢次諧波幅值。

定子磁勢：

Fsv—定子磁動勢次諧波幅值；

v —定子磁動勢諧波次數(shù)；

θ0 —定子磁動勢在圓周坐標(biāo)系中角坐標(biāo)；

ω1—電流基波角頻率；

η—電流諧波次數(shù)。

合成磁動勢：

氣隙磁密：

單位面積力：

   

1不隨時間變化的恒定力波，即零次力波。恒定力波只是對定子鐵心產(chǎn)生靜壓力時鐵心產(chǎn)生靜變形，不產(chǎn)生振動和噪音;

2定子磁動勢同次諧波，力波角頻率為2ηω1;

3轉(zhuǎn)子磁動勢同次諧波，力波角頻率為2kω1;

4定子磁動勢不同次諧波，力波角頻率為(ηi±ηj)ω1 ;

5轉(zhuǎn)子磁動勢不同次諧波力波，角頻率為(ki±kj)ω1 ;

6定、轉(zhuǎn)子磁動勢不同次諧波力波，角頻率為(ηi±kj)ω1;

7定、轉(zhuǎn)子磁動勢同次諧波力波，角頻率為2ηiω1;

電磁噪音測試最常用的鑒別方法是：

1、突然斷電法。

2、測振法。

3、混合變頻判斷法。所謂混合變頻法是指利用相關(guān)儀器輔助人耳鑒別噪音。混合變頻鑒別法的輔助設(shè)備為一套可變頻音響設(shè)備。鑒別時，首先測試電機在恒電壓恒轉(zhuǎn)速時的噪音頻譜，記錄幅值較大的頻段，令變頻音響設(shè)備在這些頻段上發(fā)出激勵聲源，根據(jù)同頻聲波幅值疊加原理，當(dāng)激勵聲源與噪音相應(yīng)頻譜成分接近或一致時，人耳會感覺到噪音被加強。

二、定位力矩與噪音

?定位力矩－電機不通電時永磁轉(zhuǎn)子受到的磁力矩

?引起的原因－齒槽和磁滯的存在

理想磁路下的齒槽力矩TC；

極數(shù)2P＝2， 齒數(shù)Z＝3，每周穩(wěn)定位置數(shù)υ＝6

虛位移方法求取TC：

，

最低次數(shù)υmin－每周磁能狀態(tài)重復(fù)次數(shù)：

C— 2P 和Z的最大公約數(shù)；

?幅值－決定于磁勢平方F2和磁導(dǎo)G的υ次幅值乘積。

缺陷磁路的齒槽力矩

 ?轉(zhuǎn)子有缺陷導(dǎo)致Z次定位力矩

?定子有缺陷導(dǎo)致2P次定位力矩

噪音頻率為電流頻率的18倍，機械轉(zhuǎn)速的180次；機的定位力矩分析

三、方波無刷直流電機力矩波動與噪音

波動力矩—指令一定下不同轉(zhuǎn)角對應(yīng)的電磁力矩波動分量引起的原因：電動勢e和電流 i 的波形偏離了理想波形。

求得

力矩波動仿真圖

四、正弦波無刷直流電機力矩波動與噪音

正弦波驅(qū)動

  ?理想情況

?存在電流偏差Δ時

存在幅值偏差：

存在相位偏差Δθ

存在恒定成分ΔI

五、抑制措施

電機本體------定位力矩------優(yōu)化電機系統(tǒng)固有頻率；

控制器------力矩波動------方波控制器和正弦波控制器；

定位力矩措施包括：

}定子斜槽或者轉(zhuǎn)子斜磁極

}減少定子槽開口寬度

}定子齒開槽

}分?jǐn)?shù)槽

}改變極弧寬度

}磁極不規(guī)則放置

}改變磁鋼磁化方向

}無槽結(jié)構(gòu)

}無鐵芯繞組

降低氣隙磁通密度

方波控制器：

Tr比正弦驅(qū)動的要大

      原因：電勢平頂部分小及電感的存在

?  減小Tr的措施

v加大電勢平頂寬度

v電流反饋

v正弦波驅(qū)動

超前角控制：

正弦波控制器：

磁場正弦化設(shè)計（不均勻氣隙）；保證位置傳感正弦化精度；電流反饋；提高電路的線性。

文章來源：E車研