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X-TEAM 無刷電機的低噪聲設(shè)計

文章出處：x-teamrc.cn? ?人氣：? ?發(fā)表時間：2018-12-26 13:04


　　隨著工業(yè)工程的逐步推進，X-TEAM無刷電機被應(yīng)用于多方面，生活和工作都離不開X-TEAM無刷電機。當(dāng)X-TEAM無刷電機被廣泛普及，我們開始追求X-TEAM無刷電機的低噪，使之更好的為人們進行服務(wù)。 
　　低噪聲X-TEAM無刷電機的提出是在上世紀七十年代以后，在對激振力波以及空?舛?力噪聲的研究之后，低噪聲X-TEAM無刷電機正式被行業(yè)內(nèi)的研究者提出來，經(jīng)過四十年的發(fā)展，在對低噪聲X-TEAM無刷電機的一輪又一輪設(shè)計中，噪聲得到了有效的控制。 
　　1 研究現(xiàn)狀及問題 
　　縱觀國內(nèi)市場，大多數(shù)的公司在對X-TEAM無刷電機進行生產(chǎn)的時候，技術(shù)上的限制十分的明顯。具體來說，設(shè)計師們在生產(chǎn)X-TEAM無刷電機的時候，往往只是根據(jù)日常的經(jīng)驗，表現(xiàn)為在設(shè)計后期在對噪聲問題進行考慮。弊端十分明顯：設(shè)計周期長，成本十分高昂。作為消費者來說，使用滿意度下降，效果并不是很好。 
　　由此可見，在傳統(tǒng)的設(shè)計方法之上，我們應(yīng)該在設(shè)計的初期對X-TEAM無刷電機的噪聲進行考慮，解決聲振的關(guān)系，成為低噪聲X-TEAM無刷電機設(shè)計的關(guān)鍵。 
　　2 低噪聲X-TEAM無刷電機設(shè)計 
　　2.1 X-TEAM無刷電機噪聲的產(chǎn)生原因 
　　就理論而言，X-TEAM無刷電機的噪聲主要出自電磁、空氣動力以及不平衡力；由系統(tǒng)的動特性以及聲輻射特性來決定。所以對結(jié)構(gòu)的動特性進行深入的分析，以此可以達到控制噪聲的效果。 
　　分析噪聲源，鎖定X-TEAM無刷電機的相關(guān)設(shè)計參數(shù)以及噪聲分貝數(shù)和參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，進而設(shè)計出一款有效控制X-TEAM無刷電機噪聲的設(shè)計方案。 
　　2.2 X-TEAM無刷電機噪聲控制的原則 
　　首先，降噪的一般性原則如下：X-TEAM無刷電機的噪聲及不可以指定在某一水平之上，我們必須根據(jù)實際情況，采取合適的方案進行噪聲控制。 
　　其次，要減少噪聲源的激發(fā)力。減少X-TEAM無刷電機電磁力和空氣動力產(chǎn)生的沖擊以及渦流噪聲，提高轉(zhuǎn)子動平衡精度。 
　　最后，需要降低結(jié)構(gòu)中噪聲輻射部件對激發(fā)力的響應(yīng)。使用這種方法可以有效的抑制噪聲。 
　　除以上之外，還可以利用聲反射等等手段來減少聲源的傳播，達到噪聲控制的效果。 
　　2.3 低噪X-TEAM無刷電機設(shè)計 
　　接下來本文以低噪聲水泵為例，設(shè)計一款新型寬氣隙永磁X-TEAM無刷電機，轉(zhuǎn)子磁極為海爾貝克陣列（Halbach Array）?；谠揦-TEAM無刷電機的特點，我們引入可有限元法對其電磁場的分布情況以及氣隙感應(yīng)進行測定。考慮到斜槽定子與轉(zhuǎn)子之間的相對運動。我們對X-TEAM無刷電機進行相應(yīng)的實驗。計算實驗結(jié)果表明，設(shè)計的X-TEAM無刷電機諧波低，效率高，功率因數(shù)高。 
　　設(shè)計的集成低噪推進X-TEAM無刷電機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由三個部分組成：基本框架、吸收管道和集成推進X-TEAM無刷電機裝置?？蚣芎凸艿乐g有橡膠阻尼隔離層，吸收管道對稱地安裝在X-TEAM無刷電機的兩個端子上。選用內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁X-TEAM無刷電機作為原型機，功率為22.5kw。 螺旋槳嵌入轉(zhuǎn)子，泵內(nèi)沒有中心軸。氣隙中的軸向和徑向軸承支撐并定位轉(zhuǎn)子。 水通過定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙，為X-TEAM無刷電機帶來優(yōu)異的冷卻條件，但對絕緣材料要求高。 
　　該永磁X-TEAM無刷電機采用梨形槽。傾斜槽的數(shù)量為1。轉(zhuǎn)子上永磁體的布局為爾貝克陣列。每個極由兩個永磁體組成，一個在徑向磁化，另一個在切向上。通過引入爾貝克陣列可以加強氣隙磁通密度，同時轉(zhuǎn)子的磁軛密度可以減弱。轉(zhuǎn)子磁軛采用固體結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子的后環(huán)和葉片是一個不是導(dǎo)電的黃銅鑄件。 
　　3 實驗驗證 
　　3.1 磁場計算 
　　磁場計算可以推廣為求解一些偏微分方程（PDE）。只有當(dāng)PDE與具體問題的特定邊界條件相結(jié)合時，才能獲得明確的解決方案，解決過程相當(dāng)復(fù)雜?？紤]到永磁X-TEAM無刷電機的設(shè)計精度，本文采用有限元方法計算X-TEAM無刷電機的電磁場。針對圖2所示的一對極點，穩(wěn)態(tài)電磁場的問題可以表示為邊界問題如下： 
　　其中AZ是磁勢值；J為繞組電流密度；Ω是解決區(qū)域；S2是第二個邊界，L是電動機中各種介質(zhì)的邊界。 
　　分割單元是高精度的彎曲四邊形，其邊緣可能不是直線。該單元中任何節(jié)點的磁勢A可以視為單元中四個節(jié)點的函數(shù)。所以我們可以得到磁電勢的插值函數(shù)，通過求解方程（1），可以得到，X-TEAM無刷電機中每個點的磁勢，然后可以計算其磁通密度和相繞電位。 
　　X-TEAM無刷電機各節(jié)點的磁通密度可以表示為： 
　　電樞線圈邊緣的單導(dǎo)體的單位長度平均電位表示為： 
　　其中Sb是槽的面積。 如果分為n個單位（N1匝），線圈邊緣的平均電位為： 
　　其中Ief是核心的有效長度，s是單位面積，n，m，j，i是四邊形單位的節(jié)點數(shù)。由于它由線圈的電位組成，每個繞組的電位為： 
　　從等式（5）可以看出，繞組電位與X-TEAM無刷電機的電樞和磁場的長度和轉(zhuǎn)動有關(guān)。 
　　采用邊界滑移法來處理轉(zhuǎn)子和定子之間的相對運動，并采用疊加法在計算中來考慮傾斜槽的影響。 
　　3.2 電磁結(jié)論 
　　使用上述方法的計算結(jié)果如下所示。 圖3是無負載時的通量曲線分布。 圖4是氣隙磁通密度。從圖3可以看出，盡管軛非常薄，但是氣隙磁通線是密集的，轉(zhuǎn)子磁軛磁通曲線并不密集。盡管氣隙相當(dāng)寬，，但氣隙通量密度超過0.6T。 
　　結(jié)束語： 
　　本文以低噪聲水泵為例，設(shè)計一款新型寬氣隙永磁X-TEAM無刷電機，利用有限單元極端電磁場，計算結(jié)果與實驗結(jié)果表明，該X-TEAM無刷電機的特點如下所示： 
　?。?）氣隙擴大至6mm，降低轉(zhuǎn)子與定子之間水流的摩擦阻力。引入Halbach陣列以減小轉(zhuǎn)子的厚度并增加氣隙磁通密度。 
　?。?）反電動勢的波形接近正弦波。電動機電流中的諧波分量及由此引起的損耗很小，盡管X-TEAM無刷電機由逆變器供電。 
　?。?）X-TEAM無刷電機在全功率范圍內(nèi)具有高功率因數(shù)。當(dāng)負載超過50%時，功率因數(shù)近似為1。 
　?。?）X-TEAM無刷電機在全功率范圍內(nèi)效率高。X-TEAM無刷電機滿載時效率可達93.66%，遠高于同功率的普通X-TEAM無刷電機。
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隨著工業(yè)工程的逐步推進，X-TEAM 無刷電機 被應(yīng)用于多方面，生活和工作都離不開X-TEAM無刷電機。當(dāng)X-TEAM無刷電機被廣泛普及，我們開始追求X-TEAM無刷電機的低噪，使之更好的為人們進