By
В связи с широким применением двигателей с прямым приводом с постоянными магнитами в области промышленной автоматизации вопрос эффективного подавления их вибрации и шума стал важной проблемой, вызывающей обеспокоенность. Благодаря своему особому принципу работы и структурным характеристикам, двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах склонны создавать сильную вибрацию и шум, что влияет на нормальную работу оборудования.
Двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах высокоэффективны и надежны, но у них могут возникнуть проблемы с вибрацией и шумом. Эти проблемы обычно возникают из-за нескольких ключевых факторов, включая неравномерность электромагнитных полей, механический дисбаланс, проблемы с подшипниками и неисправности системы охлаждения.
Одной из основных причин вибрации и шума в двигателях с прямым приводом на постоянных магнитах является неравномерное электромагнитное поле. Эти двигатели основаны на возбуждении постоянными магнитами, что может привести к неравномерному распределению магнитного поля. Неравномерное распределение магнитного поля приводит к колебаниям как радиальных, так и тангенциальных моментов во время работы двигателя.
Например, изменяющееся магнитное поле может вызывать колебания статора и ротора двигателя, что приводит к вибрациям. На практике это можно наблюдать как периодический шум или вибрацию, коррелирующие со скоростью вращения двигателя. Исследования показали, что эти колебания могут вызывать значительный шум, часто измеряемый в децибелах (дБ), и вибрации, обнаруживаемые в диапазоне микрометров (мкм). Решение этой проблемы может потребовать точного контроля над распределением магнитного поля, возможно, с использованием передовых алгоритмов в системе управления двигателем для минимизации этих колебаний.
Механический дисбаланс является еще одной существенной причиной вибрации и шума в двигателях с прямым приводом на постоянных магнитах. Этот дисбаланс обычно возникает, когда ротор не идеально сбалансирован. Даже небольшой дисбаланс может создавать периодические центробежные силы при вращении двигателя, что приводит к вибрации и шуму.
В исследовании промышленных двигателей было обнаружено, что дисбаланс ротора всего в несколько граммов может вызвать значительные силы вибрации. Эти силы проявляются в увеличении уровня шума, часто достигающего 70–80 дБ, что может быть особенно проблематичным в средах, чувствительных к шуму. Регулярное техническое обслуживание и точная балансировка ротора имеют решающее значение для устранения этих проблем. Усовершенствованные диагностические инструменты позволяют обнаружить дисбаланс на ранней стадии, что позволяет принять корректирующие меры до того, как дисбаланс приведет к значительным сбоям в работе.
Проблемы с подшипниками являются еще одним распространенным источником вибрации и шума в двигателях с прямым приводом на постоянных магнитах. Подшипники со временем могут изнашиваться, ослабевать или страдать от недостаточной смазки. Эти проблемы могут привести к дополнительному трению и неравномерному движению внутри двигателя, вызывая вибрацию и шум.
Например, исследование подшипников двигателей показало, что изношенные подшипники могут повысить уровень шума до 15 дБ. Этот шум часто характеризуется отчетливым грохотом или скрежетом, который можно обнаружить с помощью инструментов анализа вибрации. Плохо смазанные подшипники также могут вызвать повышенное тепловыделение, что усугубляет проблему. Чтобы предотвратить эти проблемы, важно соблюдать графики регулярного технического обслуживания, обеспечивая правильную смазку подшипников и их замену при необходимости.
Система охлаждения двигателя с прямым приводом на постоянных магнитах играет решающую роль в поддержании его эксплуатационной стабильности. Однако проблемы с системой охлаждения могут привести к колебаниям температуры внутри двигателя. Эти изменения температуры могут вызвать тепловую деформацию и термическое напряжение, что, в свою очередь, может усилить вибрацию и шум.
Например, если система охлаждения работает неправильно, части двигателя могут перегреться, что приведет к циклам расширения и сжатия. Эти циклы могут создавать перекосы и зазоры в конструкции двигателя, способствуя вибрации. В одном тематическом исследовании у двигателей с неисправной системой охлаждения амплитуда вибрации увеличилась до 30% из-за термических напряжений. Было обнаружено, что эти вибрации напрямую коррелируют с скачками температуры, что подчеркивает критический характер стабильной системы охлаждения. Обеспечение правильной работы системы охлаждения посредством регулярных проверок и технического обслуживания необходимо для минимизации проблем, вызванных температурой.
В заключение, вибрацию и шум в двигателях с прямым приводом на постоянных магнитах можно объяснить несколькими факторами, включая неравномерность электромагнитных полей, механический дисбаланс, проблемы с подшипниками и неисправности системы охлаждения. Решение этих проблем предполагает сочетание передовых диагностических инструментов, регулярного технического обслуживания и точных инженерных корректировок. Понимая и устраняя эти причины, можно повысить производительность и долговечность этих двигателей, обеспечив более плавную и тихую работу.
Вибрацию и шум двигателя с прямым приводом с постоянными магнитами можно подавить за счет следующих аспектов:
Оптимизация процесса проектирования и производства: На этапах проектирования и производства следует уделять внимание улучшению однородности зазора магнитного поля и уменьшению размера зазора магнитного поля, принятию точных процессов и выбору материалов, чтобы разумно спроектировать зазор магнитного поля и избежать генерации ненужные вибрации. В то же время следует усилить контроль качества, особенно в процессе сборки, чтобы обеспечить баланс каждого компонента и минимизировать влияние дисбаланса на двигатель за счет использования динамического балансира или точного процесса механической обработки.
Оптимизация электромагнитной конструкции: Вибрацию и шум также можно уменьшить, уменьшив величину выходных гармоник двигателя с помощью электрической конструкции или отрегулировав параметры статора и ротора двигателя, чтобы обеспечить соответствующую электромагнитную жесткость.
Калибровка механических весов: Выполнение точной калибровки динамического баланса ротора двигателя для обеспечения его механического баланса может помочь снизить вибрацию и шум.
Выбор качественных материалов: Выбор малошумных материалов, а также регулярные проверки и техническое обслуживание могут помочь снизить шум двигателей с постоянными магнитами.
Оптимизация системы охлаждения: Разумная конструкция и расположение системы охлаждения обеспечивают стабильность потока и температуры охлаждающей жидкости, чтобы уменьшить тепловую деформацию и термическое напряжение, вызванное колебаниями температуры, тем самым снижая вибрацию и шум двигателя.
Технология демпфирования: Добавляя в конструкцию двигателя демпфирующие материалы или демпфирующие конструкции, такие как резиновые виброизолирующие прокладки, демпферы и т. д., энергия вибрации двигателя может эффективно поглощаться и преобразовываться для дальнейшего снижения вибрации и шума двигателя.
Технология активного управления: современные технологии управления, такие как нечеткое управление, управление нейронной сетью и т. д., для активного управления двигателем и снижения вибрации и шума двигателя.
Технология акустической облицовки: Покрывая поверхность двигателя слоем акустического материала, звуковые волны могут эффективно поглощаться и отражаться. Благодаря этому материалу будет эффективно снижена вибрация и шум.
Регулярное техническое обслуживание и осмотр: Для оперативного выявления и устранения проблем проводится регулярное техническое обслуживание и осмотр двигателей с постоянными магнитами. Благодаря этому двигатель можно поддерживать в хорошем рабочем состоянии, что поможет снизить вибрацию и шум.
Факторы окружающей среды контролируют: контроль факторов окружающей среды, влияющих на вибрацию и шум двигателя, например, поддержание чистоты окружающей среды вокруг оборудования, предотвращение сильных помех магнитного поля. За счет контроля факторов окружающей среды можно снизить влияние на работу двигателя, снизить его вибрацию и шум.
Применение технологии интеллектуального мониторинга: интеллектуальные технологии мониторинга, такие как система мониторинга вибрации, система анализа звука и т. д., используются для мониторинга и анализа вибрации и шума двигателя в режиме реального времени. Благодаря этой технологии потенциальные проблемы с вибрацией и шумом можно своевременно обнаружить, обеспечивая надежную поддержку для профилактического обслуживания.
Следует отметить, что вышеуказанные методы не изолированы, а требуют комплексного рассмотрения и синергии. На практике может возникнуть необходимость гибкого выбора и применения этих методов в соответствии с конкретным типом двигателя, рабочей средой и требованиями использования, чтобы добиться наилучшего эффекта подавления вибрации и шума.
Заключение
Вибрацию и шум двигателя можно эффективно снизить за счет комплексного использования оптимизированной электромагнитной конструкции, калибровки механического баланса, выбора высококачественных подшипников, оптимизации системы охлаждения и других мер. Чтобы поддерживать двигатель в хорошем рабочем состоянии и снижать уровень вибрации и шума, необходимо проводить регулярное техническое обслуживание и осмотр, а также контролировать факторы окружающей среды, влияющие на вибрацию и шум двигателя. Кроме того, применение технологии интеллектуального мониторинга позволяет отслеживать и анализировать вибрацию и шум. Своевременное обнаружение и раннее предупреждение потенциальных проблем может оказать надежную поддержку профилактическому обслуживанию. При практическом применении следует выбирать подходящие методы в соответствии с конкретными условиями для подавления вибрации и шума двигателей с прямым приводом на постоянных магнитах.
Ведущий китайский поставщик двигателей с постоянными магнитами, ЭнненАвтора Двигатель с прямым приводом и безредукторный двигатель серии TYDP широко применяется в промышленном производстве. Благодаря использованию постоянного магнита для создания магнитного поля процесс ротора надежен. Размер является гибким, а его расчетная мощность варьируется от десятков ватт до мегаватт. В то же время, увеличивая или уменьшая количество постоянных магнитов в роторе, легче изменить количество полюсов двигателя, так что диапазон скоростей синхронного двигателя с постоянными магнитами становится сравнительно шире.
