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无刷电机手把手教你如何改善电机噪声

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无刷电机手把手教你如何改善电机噪声

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  • 发布时间:2023-02-01 19:37
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无刷电机手把手教你如何改善电机噪声

一般电机噪声问题的出现都不是很简单的利用单个的零部件的改善而简单实现,需要对多个零件做设计变更修改,同时还必须确保这些设计的变更不会这个系统造成.其他的问题,从而对产品的其他功能造成影响。所以这都需要从系统出发,仔细认真的分析问题,谨慎的设计更改,全面的验证,最后再投入到量产。本节针对目前产品出现的问题,分析了噪声来源,在电机上相对应的磁铁和转子轴上都做了改善,最后实现了噪声的改善和系统共振的偏移处工作频率,达到了客户的噪声要求。

1、电机的改善措施

目前的一款冷却风扇系统的噪声图谱如下所示,从图24的由频谱分析可知,在冷却风扇区域的工作转速区间里,30阶的噪声非常明显,噪声值也超过了客户要求达到65dBA(要求为<63dBA)。根据之前在上一个章节分析和测量得到的NVH 噪声数据库,经过对比,可以发现这个噪声是来源于风扇电机。另外,共振频率也恰好在工作频率上(1000Hz),这意味着可以采取一定的手段共振点适当偏移以避开工作频率。

设计更改主要分为两个部分,第一部分为减小扭矩波动,因为电机的10阶,20阶,30阶噪声主要来源于扭矩波动。第二部分为改变共振频率,就是找到可以通过改变质量或者形状的位置使共振点可以偏移。

2、 磁铁上的降噪措施

针对第一部分,按照目前主要的趋势,主流都是对电机的磁铁做较小的设计变更,使得在不影响磁场变化的情况下,尽可能的降低转矩的波动。电机的转矩波动主要包括以下几部分:齿槽转矩(cogging torque),电磁场波动(electromagnetic torque ripple)和由运行电流波动(current ripple)带来的转矩波动8,具体的关系如图25所示。

电机的转矩波动

从_上式(4-1) 可以得出,如果磁铁本身的特性和转子的几何形状已经确认,可以通过改变磁铁的形状来调整齿槽转矩的大小。电磁场的波动影响(ETR)可以有下面的等效公式:

R-电机的内阻;

△r-换向器带来的电阻变化;

△l-换向器带来的电感变化;

L-电机的电感。

从上面的三个公式(4-1)、 式(4-2)式(4-3)可以得出,如果可以改变磁铁的形状可以很有效的改善转矩波动,从而达到降低和改善噪声的目的。但是在改变磁铁形状的同时又必须要防止影响本身的性能要求,比如:磁场大小,强度,工艺安装等等。本次设计更改力求在改动范围最下的情况下,能够最有效的达到需要的结果。现将详细情况汇总如下表4:

对于同一款电机,分别安装上新旧两个设计的磁铁,分别仿真和对比转矩波动的结果,请见图26:

图26中横坐标为电机的转速,纵坐标为电机的30阶转矩波动仿真值,其中红色的曲线表示原始设计的转矩范围,绿色曲线表示新设计的转矩范围。可以非常明显的看到,与原始设计相比,新设计在所有的转速区间都降低了波动,同时在转速上升和:下降两种工况的差异也变得非常小,所以新的设计对噪声是有效的改善。

 

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东莞市佳积智能科技有限公司是专业研发设计生产加工直流无刷电机、微型电机、航模电机开发的企业。针对智能家居微动力系统,提出了多套应用解决方案,如小型吹风电机的解决方案、无刷水下电机解决方案、风扇电机的降噪解决方案、净化器解决方案、加湿器解决方案、电吹风解决方案等等。在产品的稳定性方面,东莞市佳积智能科技有限公司的高端无刷电机稳定、启动转矩大、启动电流小;噪音方面,产品运行没有电磁噪音,干扰小,可适用于对静音的要求较高的环境;能耗方面,产品体积小,效率高,耗电量低,使用寿命长,有助于实现设备小型化和节能化。同时,东莞市佳积智能科技有限公司具有快速研发,短时间出样品的能力,根据客户的要求,我们会以最短的时间完成从方案设计到样品制作的过程。

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