2024-02-01 11:50:25
By
В связи с широким использованием двигателей с прямым приводом и постоянными магнитами в промышленной автоматизации, вопрос эффективного подавления их вибрации и шума стал важной проблемой. Из-за особого принципа работы и конструктивных особенностей двигатели с прямым приводом и постоянными магнитами склонны к возникновению сильной вибрации и шума, что влияет на нормальную работу оборудования.
Двигатели с прямым приводом на постоянных магнитах очень эффективны и надежны, но довольно много из них страдают от проблем с вибрацией и шумом. Эти проблемы обычно возникают из-за нескольких ключевых областей, которые включают неравномерные электромагнитные поля, механический дисбаланс, проблемы с подшипниками и неисправные системы охлаждения.
Неравенство электромагнитного поля является одной из основных причин возникновения шума и вибрации в двигателях с постоянными магнитами с прямым приводом. Поскольку используется возбуждение постоянными магнитами, это может быть причиной несбалансированного распределения магнитного поля. Это приводит к радиальным и тангенциальным колебаниям момента во время работы двигателя.
Например, переменное магнитное поле может вызвать возникновение колебаний как в статоре, так и в роторе двигателя, которые обычно называют вибрациями. В реальном времени это может проявляться в виде периодических шумов или вибрационных паттернов, периоды которых зависят от скорости вращения. Ранее было отмечено, что такие колебания создают очень громкий шум, характеризующийся децибелами и огромными амплитудными колебаниями, которые достигают диапазона микрометров. Это, вероятно, потребует тщательного регулирования распределения магнитного поля, возможно, с помощью сложных алгоритмов в системе управления двигателем для уменьшения этих колебаний.
Другой важной причиной вибрации и шума в двигателях с прямым приводом на постоянных магнитах является механический дисбаланс. Обычно это происходит при дисбалансе ротора. Даже минимальный дисбаланс может генерировать периодические центробежные силы из-за вращения двигателя, что впоследствии приводит к вибрации и шуму.
Для полевых испытаний, проводимых на промышленных двигателях, всего несколько граммов массы дисбаланса на роторе могут генерировать мощные силы вибрации, которые вызывают высокий уровень шума, часто даже до 70-80 дБ; это может стать очень проблематичным, особенно если строгость, связанная с рабочей зоной/окружающей средой, высока. Таким образом, требуется очень регулярное техническое обслуживание и точная балансировка ротора. Передовые диагностические инструменты могут обнаружить дисбаланс задолго до того, как проявятся эксплуатационные последствия дисбаланса, что позволяет своевременно предпринять корректирующие действия.
Вторая по частоте причина вибрации и шума в двигателях с прямым приводом на постоянных магнитах — дефекты подшипников. Износ подшипников, их ослабление или недостаточная смазка могут быть результатом длительной эксплуатации. Все эти дефекты могут привести к повышенному трению и неравномерному движению деталей двигателя, что приводит к вибрации и шуму.
Исследование подшипников двигателя показало, что изношенные подшипники увеличивают уровень шума до 15 дБ. Этот шум обычно представляет собой грохот или скрежет, который может быть обнаружен инструментами анализа вибрации. Плохо смазанные подшипники также могут вызывать повышенное тепловыделение, тем самым усугубляя проблему. Чтобы избежать этих проблем, следует ввести регулярные графики технического обслуживания, чтобы гарантировать, что подшипники хорошо смазаны и заменены при необходимости.
Система охлаждения важна для стабильности работы двигателя с постоянными магнитами и прямым приводом. Однако проблемы с системой охлаждения могут привести к колебаниям температуры внутри двигателя. Такие изменения температуры могут вызвать термическую деформацию и термическое напряжение, что увеличит вибрацию и шум.
Если по какой-то причине система охлаждения функционирует неправильно, то определенные части двигателя будут иметь тенденцию к перегреву, что приведет к циклам расширения и сжатия, которые могут вызвать несоосность или зазоры в конструкции и, таким образом, вибрацию. В одном исследовании сообщается, что можно увидеть увеличение амплитуды до 30% в уровнях вибрации двигателей из-за термических напряжений, вызванных неисправной системой охлаждения. Было обнаружено, что эти вибрации напрямую коррелируют с температурными скачками, что подчеркивает критическую природу стабильной системы охлаждения. Обеспечение надлежащей работы системы охлаждения путем регулярных проверок и обслуживания имеет важное значение для минимизации этих проблем, вызванных температурой.
Подводя итог, можно сказать, что различные причины, способствующие вибрации и шуму в двигателях с постоянными магнитами с прямым приводом, включают в себя неравномерные электромагнитные поля, механический дисбаланс, неисправные подшипники и неисправные системы охлаждения. Для проведения этих модификаций с точными инженерными корректировками необходимы передовые диагностические инструменты и регулярное техническое обслуживание в сочетании. Понимание и устранение этих причин позволит улучшить производительность и долговечность этих двигателей для более плавной и тихой работы.
Вибрацию и шум двигателя с прямым приводом на постоянных магнитах можно подавить следующими способами:
Это позволяет оптимизировать процесс проектирования и производства: в ходе проектирования и изготовления следует уделять внимание повышению равномерности магнитного зазора, уменьшению его размеров, применению точных технологических процессов и выбору соответствующих материалов, чтобы обеспечить рациональную конструкцию магнитного зазора и предотвратить возникновение нежелательных вибраций. Одновременно необходимо усилить контроль качества, особенно в процессе сборки, чтобы гарантировать балансировку каждого компонента и минимизировать влияние дисбаланса на двигатель с помощью динамической балансировки или прецизионной обработки.
Оптимизация электромагнитной конструкции: она может также осуществляться посредством электрической оптимизации для минимизации величины гармоник на выходе двигателя или путем корректировки параметров статора и ротора для обеспечения необходимой электромагнитной жесткости.
Калибровка механической балансировки: Проведение точной динамической калибровки балансировки ротора двигателя для обеспечения его механической балансировки способствует минимизации возникновения вибрации и шума.
Выбор высококачественных материалов: в сочетании с регулярным осмотром и техническим обслуживанием, выбор малошумных материалов может снизить уровень шума в двигателях с постоянными магнитами.
Оптимизация системы охлаждения: Рациональное проектирование системы охлаждения и ее монтаж для обеспечения стабильности потока и температуры охлаждающей жидкости, а также для уменьшения термической деформации и термических напряжений, вызванных разницей температур, с целью снижения вибрации и шума двигателя.
Технология демпфирования: она предполагает добавление в конструкцию двигателя демпфирующего материала или демпфирующей конструкции, такой как резиновая виброизолирующая прокладка, демпфер и т. д., что позволяет эффективно поглощать и преобразовывать энергию вибрации двигателя, дополнительно снижая вибрацию и шум.
Технология активного управления: Использование нечеткого управления, управления на основе нейронных сетей и других современных технологий управления позволяет осуществлять активное управление двигателем с целью снижения вибрации и шума.
Технология акустической облицовки: акустический материал, нанесенный на поверхность двигателя, эффективно поглощает и отражает звуковые волны. Благодаря этому материалу эффективно снижаются вибрация и шум.
Регулярное техническое обслуживание и осмотр: Двигатели с постоянными магнитами проходят регулярное техническое обслуживание и осмотр для оперативного выявления и устранения неисправностей. Это позволяет поддерживать двигатель в исправном рабочем состоянии, что может способствовать снижению шума и вибрации.
Контроль факторов окружающей среды, влияющих на вибрацию и шум двигателя; например, поддержание чистоты вокруг оборудования и избегание сильных магнитных полей. Контролируя эти факторы окружающей среды, можно минимизировать их воздействие на работу двигателей и снизить уровень их вибрации и шума.
Применение технологий интеллектуального мониторинга: Внедрение технологий интеллектуального мониторинга, таких как система мониторинга вибрации или система анализа звука, для отслеживания и анализа вибрации и шума двигателя в режиме реального времени. Благодаря таким технологиям потенциальные проблемы, связанные с вибрацией и шумом, могут быть своевременно обнаружены, что обеспечивает эффективную поддержку профилактического обслуживания.
Вышеуказанные методы не должны использоваться изолированно, а должны рассматриваться и использоваться в синергии для комплексного использования. В реальной жизни, в связи с типами двигателей, условиями работы и требованиями для конкретных применений, некоторые из этих методов должны будут выбираться гибко, чтобы достичь наилучшего эффекта устранения вибрации и шума.
Заключение
Можно эффективно снизить вибрацию и шум двигателя, включив комплексное применение, оптимизированную электромагнитную конструкцию, калибровку механического баланса, выбор высококачественных подшипников, оптимизацию системы охлаждения и другие меры. Необходимо проводить регулярное техническое обслуживание и осмотр, а также контролировать факторы окружающей среды, влияющие на вибрацию и шум двигателя, чтобы поддерживать двигатель в хорошем рабочем состоянии и уменьшать генерацию вибрации и шума. Кроме того, он может использовать интеллектуальную технологию мониторинга для мониторинга и анализа вибрации и шума. Своевременно обнаруживать потенциальные проблемы и давать раннее предупреждение, чтобы обеспечить надежную поддержку профилактического обслуживания. Конкретные методы подавления двигателя с прямым приводом на постоянных магнитах должны выбираться в соответствии с определенными условиями реальной эксплуатации для подавления его вибрации и шума.
Компания Enneng , ведущий китайский поставщик двигателей с постоянными магнитами , предлагает двигатели прямого привода и безредукторные двигатели серии TYDP , которые находят широкое применение в промышленном производстве. Технология ротора отличается надежностью благодаря использованию постоянных магнитов для создания магнитного поля. Гибкие габариты позволяют варьировать мощность от десятков ватт до мегаватт. Кроме того, увеличение или уменьшение количества постоянных магнитов в роторе упрощает изменение числа полюсов двигателя, что обеспечивает сравнительно более широкий диапазон скоростей синхронных двигателей с постоянными магнитами.
