降低单相异步电动机电磁噪声及低噪声解析课件

降低电动机电磁噪声降低电动机电磁噪声及低噪声电动机及低噪声电动机广东工业大学广东工业大学 黄开胜黄开胜降低电动机降低电动机电磁噪声及低噪声电动机电磁噪声及低噪声电动机n低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机n低噪声低噪声变极双速三相变极双速三相异步电动机异步电动机n低噪声低噪声永磁同步永磁同步伺服电动机伺服电动机降低电动机降低电动机电磁噪声及低噪声电动机电磁噪声及低噪声电动机n低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机n低噪声低噪声变极双速三相变极双速三相异步电动机异步电动机n低噪声低噪声永磁同步永磁同步伺服电动机伺服电动机低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机IntroductionAudible noise:(1)ventilation noise (2)mechanical noise (3)electromagnetic noiseNormally ventilation noise and mechanical noise constitute the majority of the overall audible noise,especially when the motor is running without load.低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机IntroductionSpecific features of electromagnetic noise:(1)frequency:700 to 4000 Hz human ear has peak sensitivity to it.(2)increasing dramatically with increasing stator current.Sometimes it results in a terrible sound at a certain frequency.低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机力波力波分析分析6p,Q1/Q2=54/44 VsVr(47)(-41)91-853-1521-33392(-51)(57)-6975-872932-105111低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机力波分析力波分析6p,Q1/Q2=54/42 VsVr(45)(-39)87-813-1521-33390(-51)(57)-6975-87093-105111低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机力波力波分析分析6p,Q1/Q2=54/44 or 54/42 Q1=54Q2=44Q2=42(47)(-41)9185(45)(-39)87813-1521-333920(-51)(57)-6975-8720932-105111低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机槽配合（定转子槽数）槽配合（定转子槽数）polesQ1Q2traditionalnew44844406544442725860低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机电磁电磁设计方案及比较设计方案及比较ItemPreliminary designNew designPoles44Rated output(kW)3030Slot combination Q1/Q248/4448/40Weight of rotor winding(kg)5.355.40Flux density in rotor tooth(T)1.5321.462Flux density in rotor yoke(T)1.2031.153Current(A)56.957.8Speed(rpm)14761474Efficiency(%)91.2591.13Power factor0.8770.868Maximum torque3.113.03Starting torque2.222.07低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机电磁噪声（计算值）电磁噪声（计算值）Type(Poles-output)Q1/Q2Lw(dB)6-15 kW54/4479.954/4255.76-37 kW72/5878.072/6061.64-30 kW48/4478.548/4072.0低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机 空载噪声（试验值）空载噪声（试验值）Type(Poles-output)Q1/Q2Lp(dB)6-15 kW54/4461.754/4257.96-37 kW72/5864.872/6062.54-30 kW48/4473.148/4071.8低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机 其它主要性能指标（设计值与试验值）其它主要性能指标（设计值与试验值）ItemRedesignTestPoles44Rated output(kW)3030Slot combination48/4048/40Current(A)57.856Speed(rpm)14741472Efficiency(%)91.1392.12Power factor0.8680.88Maximum torque3.032.83Starting torque2.071.97电磁噪声频率（一）电磁噪声频率（一）电磁噪声频率（二）电磁噪声频率（二）电磁噪声频率（三）电磁噪声频率（三）电磁噪声频率（四）电磁噪声频率（四）降低电动机降低电动机电磁噪声及低噪声电动机电磁噪声及低噪声电动机n低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机n低噪声低噪声变极双速三相变极双速三相异步电动机异步电动机n低噪声低噪声永磁同步永磁同步伺服电动机伺服电动机低噪声变极双速三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机定子磁场定子磁场谐波分析谐波分析60相带三相定子绕组谐波磁场：相带三相定子绕组谐波磁场：其中包括定子磁导齿谐波磁场：其中包括定子磁导齿谐波磁场：低噪声变极双速三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机定子定子磁场谐波分析磁场谐波分析大小相带三相定子绕组谐波磁场：大小相带三相定子绕组谐波磁场：其中包括定子磁导齿谐波磁场：其中包括定子磁导齿谐波磁场：低噪声变极双速三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机鼠笼转子磁场鼠笼转子磁场谐波分析谐波分析鼠笼转鼠笼转子谐波磁场：子谐波磁场：其中包括转子磁导齿谐波磁场：其中包括转子磁导齿谐波磁场：低噪声变极双速三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机非非60相带电动机谐波磁场分析相带电动机谐波磁场分析定子磁动势谐波磁场定子磁动势谐波磁场 定子磁导齿谐波磁场定子磁导齿谐波磁场 转子磁动势谐波磁场转子磁动势谐波磁场 转子磁导齿谐波磁场转子磁导齿谐波磁场 力波分析力波分析1.任何一个气隙磁场分量或者任何两个磁任何一个气隙磁场分量或者任何两个磁场分量相互作用都会产生径向力波场分量相互作用都会产生径向力波。2.定子定子v次谐波磁场产生次谐波磁场产生2 v阶阶径向力波径向力波阶数高。阶数高。3.转子转子次谐波磁场产生次谐波磁场产生2阶径向力波阶径向力波 阶数高。阶数高。4.定子基波磁场产生定子基波磁场产生2阶径向力波阶径向力波阶数阶数低，但径向力波的频率为倍频低，但径向力波的频率为倍频频率频率低。低。力波分析力波分析5.任何一个气隙磁场分量或者任何两个磁任何一个气隙磁场分量或者任何两个磁场分量相互作用都会产生径向力波。场分量相互作用都会产生径向力波。6.彼此独立的定子彼此独立的定子v次谐波磁场与转子次谐波磁场与转子次次谐波磁场产生多种阶数径向电磁力波，谐波磁场产生多种阶数径向电磁力波，其中可能包括阶数低、频率高的电磁力其中可能包括阶数低、频率高的电磁力波分量波分量，是，是人们关注的重点。人们关注的重点。力波分析力波分析7.定子相带谐波磁势的幅值与谐波次数定子相带谐波磁势的幅值与谐波次数（极对数）成反比，因此，（极对数）成反比，因此，定子谐波磁定子谐波磁场只考虑到二阶定子齿谐波的低次数谐场只考虑到二阶定子齿谐波的低次数谐波磁场波磁场。8.转子谐波磁场只考虑磁导齿谐波磁场，转子谐波磁场只考虑磁导齿谐波磁场，同时，同时，只考虑一阶和二阶转子齿谐波磁只考虑一阶和二阶转子齿谐波磁场场。9.在径向电磁力波中，在径向电磁力波中，重点消除或者削弱重点消除或者削弱一、二、三等低阶数径向力波一、二、三等低阶数径向力波。力波分析力波分析10.10.定子定子v v次谐波磁场与转子次谐波磁场与转子次谐波磁次谐波磁场产生径向电磁力波阶数：场产生径向电磁力波阶数：（1）（2）36/32槽槽4/6极三相异步电动机力波分析极三相异步电动机力波分析 4 极6 极定子谐波定子谐波v vb b转子谐波磁场转子谐波磁场a a定子谐波定子谐波v vb b转子谐波磁场转子谐波磁场a a(-30)(-30)(34)(34)-62-626666(-29)(-29)(35)(35)-61-616767 2 3-4-4-6-68 81212-10-10-15-1514142121-16-16-24-24202030301 1-22-22(-33)(-33)2 22626(39)(39)-28-282 2-42-4232322 22 24848(-34)(-34)0 0-51-51(-38)(-38)5757-40-40-60-601 1444466661 1-46-46-69-692 250507575-52-525656-58-5862620 0-64-642 22 268682 2-70-70747436/33槽槽4/6极三相异步电动机力波分析极三相异步电动机力波分析4 极6 极定子谐波定子谐波vb转子谐波磁场转子谐波磁场a定子谐波定子谐波vb转子谐波磁场转子谐波磁场a(-31)(35)-6468(-30)(36)-6369 2 3-4-6812-10-151421-16-2420300-22(-33)3326(39)3-283-42321348(-34)31-51(-38)357-40-603446633-46-6905075-5256-58622-640680-7027436/40槽槽4/6极三相异步电动机力波分析极三相异步电动机力波分析 4 极6 极定子谐波磁场定子谐波磁场vb转子谐波磁场转子谐波磁场a定子谐波磁场定子谐波磁场vb转子谐波磁场转子谐波磁场a(-38)(42)-7882(-37)(43)-7783 2 3-4-6812-10-151421-16-242030-22(-33)26(39)2-28-4213248(-34)-51(-38)057-4022-6044266-46-6950752-5256-5862-6468-707436/44槽槽4/6极三相异步电动机力波分析极三相异步电动机力波分析 4 极6 极定子谐波磁场定子谐波磁场v vb b转子谐波磁场转子谐波磁场a a定子谐波磁场定子谐波磁场vb转子谐波磁场转子谐波磁场a a(-42)(-42)(46)(46)-86-869090(-41)(-41)(47)(47)-85-859191 2 2 3 3-4-4-6-68 81212-10-10-15-1514142121-16-16-24-2420203030-22-22(-33)(-33)2626(39)(39)2 2-28-28-42-421 1323248481 1(-34)(-34)-51-51(-38)(-38)5757-40-402 2-60-6044442 22 26666-46-460 0-69-6950507575-52-525656-58-586262-64-646868-70-707474不同槽配合不同槽配合4/6极三相异步电动机力波极三相异步电动机力波槽配合槽配合低阶径向电磁力波（低阶径向电磁力波（4 4极）极）低阶径向电磁力波（低阶径向电磁力波（6 6极）极）0阶阶1阶阶2阶阶3阶阶0阶阶1阶阶2阶阶3阶阶36/322-6-32-36/3322222-636/401-3-12-36/441-3-21-低噪声变极双速三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机YDT132 S-4/6 空空载噪声与噪声与满载噪声噪声类类 别别低噪声电机低噪声电机Q1/Q2=36/40普通电机普通电机Q1/Q2=36/33空载空载满载满载空载空载满载满载4极极5258.258646极极58.56070.880低噪声变极双速三相异步电动机低噪声变极双速三相异步电动机YDT132 S-4/6 4.7kW/1.5kW试验结果试验结果 序号序号性能数据性能数据（槽配合：原电机（槽配合：原电机36/33，低，低噪声电机噪声电机36/40）4极极6极极原电机原电机低噪声低噪声比较比较原电机原电机低噪声低噪声比较比较1定子直流电阻定子直流电阻/欧姆欧姆2.152.1505.415.4102空载电流空载电流/A5.614.9-0.713.352.8-0.553空载输入功率空载输入功率/W340298-42175166-94效率效率/%82.884.51.781.384.335功率因数功率因数0.80.840.040.620.720.16堵转电流堵转电流/A5.896.8915.576.230.667堵转转矩倍数堵转转矩倍数1.712.020.312.082.07-0.018最大转矩倍数最大转矩倍数2.362.32-0.042.752.850.19满载转速满载转速r/min145714570977972-510满载定子电流满载定子电流/A10.669.9-0.764.463.94-0.5211满载转矩满载转矩/Nm30.330.80.514.5814.90.3212空载噪声空载噪声-声压级声压级/dB(A)5852-670.858.5-12.313满载噪声满载噪声-声压级声压级/dB(A)6458.2-5.88060-2014硅钢片重硅钢片重/kG37.637.6037.637.6015定子铜线重定子铜线重/kG5.165.1605.165.16016转子铸铝重转子铸铝重/kG1.431.36-0.071.431.36-0.0717电磁噪声电磁噪声偏大偏大几乎无几乎无大大几乎无几乎无降低电动机降低电动机电磁噪声及低噪声电动机电磁噪声及低噪声电动机n低噪声三相异步电动机低噪声三相异步电动机n低噪声低噪声变极双速三相变极双速三相异步电动机异步电动机n低噪声低噪声永磁同步永磁同步伺服电动机伺服电动机低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机原永磁同步伺服电动机定子原永磁同步伺服电动机定子冲片冲片36槽槽低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机原永磁同步伺服电动机转子铁心原永磁同步伺服电动机转子铁心低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机原永磁同步原永磁同步伺服电动机特点伺服电动机特点1.驱动周期性负载（如注塑机），过载驱动周期性负载（如注塑机），过载1.8倍左右；倍左右；2.电动机产生高频噪声，尤其在电动机过电动机产生高频噪声，尤其在电动机过载时十分明显；载时十分明显；3.电动机为电动机为8极电机，定子极电机，定子36槽；槽；4.定子绕组为分数（定子绕组为分数（3/2）槽绕组。）槽绕组。低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机主要任务主要任务1.降低噪声，尤其是降低电磁噪声；降低噪声，尤其是降低电磁噪声；2.控制振动，尤其是控制齿槽转矩及其引控制振动，尤其是控制齿槽转矩及其引起的振动；起的振动；3.保持过载能力。保持过载能力。低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机永磁永磁同步同步伺服电动机转子谐波磁场分析伺服电动机转子谐波磁场分析1.在在Ansoft Maxwell 模模型型中中，将将定定子子绕组电流流设为零零，得到，得到转子子磁磁场分布（云分布（云图）；）；2.利利用用Ansoft软件件得得到到气气隙隙磁磁场（转子子磁磁场）磁密分布磁密分布图；3.应用用Ansoft软件件提提供供的的傅傅里里叶叶分分解解工工具具，得到得到转子磁子磁场谐波波次数及其分量；次数及其分量；4.应用用异异步步电动机机力力波波分分析析方方法法，对永永磁磁同步同步电动机机进行力波分析。行力波分析。低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机原永磁同步原永磁同步伺服电动机转子磁场（云图）伺服电动机转子磁场（云图）低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机原永磁同步原永磁同步伺服电动机转子磁场伺服电动机转子磁场低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机原永磁同步原永磁同步伺服电动机转子磁场谐波分析伺服电动机转子磁场谐波分析低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机永磁永磁同步同步伺服电动机转子谐波分量伺服电动机转子谐波分量低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机原永磁同步原永磁同步伺服电动机力波分析伺服电动机力波分析低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机定子定子冲片冲片48槽槽低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机转子冲转子冲片片低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机转子铁心转子铁心低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机力波分析力波分析低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机电磁计算单电磁计算单低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机试验试验样机样机低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机电流流转矩矩特性特性低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机最大转矩转速最大转矩转速特性特性低噪声低噪声永磁同步伺服电动机永磁同步伺服电动机空载电流空载电流转速转速特性特性低噪声永磁同步伺服电动机低噪声永磁同步伺服电动机空载噪声与负载噪声空载噪声与负载噪声其他类型低噪声电动机其他类型低噪声电动机1.1.塑料注射机专用三相异步电动机塑料注射机专用三相异步电动机2.2.铝壳三相异步电动机铝壳三相异步电动机3.3.交流主轴电机交流主轴电机 其他类型低噪声电动机其他类型低噪声电动机 交流交流主轴电机主轴电机 其他类型低噪声电动机其他类型低噪声电动机ZJY182、ZJY208、ZJY265系列主轴伺服电动机系列主轴伺服电动机 其他类型低噪声电动机其他类型低噪声电动机交流主轴电机交流主轴电机 降低电动机电磁噪声及低噪声降低电动机电磁噪声及低噪声电动机电动机参考文献参考文献n傅丰礼傅丰礼,唐孝镐唐孝镐.异步电动机设计手册异步电动机设计手册M.北京：机械工业出版社，北京：机械工业出版社，2001.n黄开胜黄开胜,李红李红,刘权刘权,黄树根黄树根.低噪声变极双低噪声变极双速三相异步电动机速三相异步电动机,大电机技术大电机技术J,2006（9）:45-47 n黄开胜黄开胜,李红李红,王芳楷王芳楷,李永华李永华.高效率低噪高效率低噪声三相异步电动机声三相异步电动机，大电机技术，大电机技术J，2005（8）:31-34 谢谢！谢谢！黄开胜黄开胜电话电话:13697491971E-mail: