کاهش صدا و لرزش استاتور موتور BLDC از طریق انتقال فرکانس‌های طبیعی ساختار آن به مقادیر بالاتر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشجوی دکتری، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

با توجه به ضرورت عملکرد کم­صدا و کم­لرزش موتور­های BLDC در کاربردهای خاص، در این مقاله از یک روش جدید بر مبنای تحلیل فرکانسی استفاده شده است که توسط آن فرکانس­های طبیعی استاتور یک موتور BLDC به مقادیر بالاتر انتقال داده می­شود. بدین­وسیله با توجه به کاهش دامنه محتوای فرکانسی نیروهای تحریک الکترومغناطیسی در فرکانس­های بالاتر، اثرات بروز احتمالی تشدید و صدا و لرزش شدید ناشی از آن کاهش خواهد یافت. روش معرفی­شده مبتنی بر ایجاد یک حفره­ در نواحی مشخصی از سطح مقطع استاتور (تعداد نواحی برابر با تعداد دندانه­ها) با موقعیت و قطر مشخص می­باشد. تحلیل­های فرکانسی توسط نرم­افزار SolidWorks انجام شده و بهترین قطر و موقعیت حفره­ها از طریق روش سطح پاسخ (RSM) تعیین گردیده است. عدم ورود ساختار استاتور به اشباع مغناطیسی و عدم افزایش گشتاور دندانه­ای تولیدی موتور، به­عنوان محدودیت مسئله محسوب می­شود. روش پیشنهادی قابل استفاده در استاتور سایر ماشین­های الکتریکی نیز می­باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]    R. Krishnan, “Acoustic noise and its control in SRMs,” In
Switched Reluctance Motor Drives: Modeling, Simulation,
Analysis, Design, and Applications, 1st ed. Boca Raton,
Florida, CRC Press LLC, ch. 7, sec. 2, 2001. ##
[2]  H. S. Ko and K. J. Kim, “characterization of noise and
vibration sources in interior permanent-magnet brushless DC
motors,” IEEE T MAGN, vol. 40, no. 6, pp. 3482–3489,
Nov. 2004. ##
[3]  S. H. Lee, J. P. Hong, S. M. Hwang, W. T. Lee, J. Y. Lee,
and Y. K. Kim, “Optimal design for noise reduction in
interior permanent- magnet motor,” IEEE T IND A PPL, vol.
45, no. 6, pp. 1954-1960, Nov./Dec. 2009. ##
[4]  D. Y. Kim, J. K. Nam, and G. H. Jang, “Reduction of
magnetically induced vibration of a spoke-type IPM motor
using magneto mechanical coupled analysis and
optimization,” IEEE         T MAGN, vol. 49, no.  9, pp. 5097-5105, Sep. 2013. ##
[5]  K. H. Yim , J. W. Jang , G. H. Jang , M. G. Kim, and K. N.
Kim, “Forced vibration analysis of an IPM motor for
electrical vehicles due to magnetic force,” IEEE T MAGN,
vol. 48, no. 11, pp.       2981-2984, Nov. 2012. ##
[6]  D. Y. Kim, G. H. Jang and J. K. Nam, “Magnetically induced
vibrations in an IPM motor due to distorted magnetic forces
arising from flux weakening control,” IEEE T MAGN, vol.
49, no. 7, pp. 3929-3932, Jul. 2013. ##
[7]  J. M. Kim, T. Sun, S. H. Lee, D. J. Kim, and J. P. Hong,
“Evaluation and improved design about acoustic noise and
vibration in IPMSM,” IEEE Int. Conf. on Electrical
Machines and Systems (ICEMS), Incheon, pp. 1256– 1259,
2010. ##
[8]  W. Fei and P. C. Luk, “Investigation of radial
electromagnetic force density and vibration in a fractional-Slot interior permanent magnet synchronous machine,” IEEE
Energy Conversion Congr. and Exposition (ECCE), Denver,
pp. 2998-5005, 2013. ##
[9]  H. J. Kim, T. G. Lee, S. O. Kwon, and J. P. Hong, “Vibration
analysis according to stator shape design in a PMSM,” IEEE
Int. Conf. on Electrical Machines and Systems (ICEMS),
Incheon, pp. 1235– 1238, 2010. ##
[10]   J. D. Ede, Z. Q. Zhu, and D. Howe, “Rotor resonances of      
high-speed permanent-magnet brushless machines,” IEEE T
IND APP., vol. 38, no. 6, pp. 1542-1548, Nov. /Dec. 2002. ##
[11]   Z. Q. Zhu, K. Ng, and D. Howe, “Design and analysis of
high-speed brushless permanent magnet motors,” 8th Int.
Conf. Electrical Machines and Drives, Cambridge, pp. 381-385, 1997. ##
[12]   T. J. Kim, S. M. Hwang, K. T. Kim, W. B. Jung, and C. U.
Kim, “Comparison of dynamic responses for IPM and SPM
motors by considering mechanical and magnetic coupling,”
IEEE T MAGN, vol. 37, no.4, pp. 3448 – 3451, Jul. 2001. ##
[13]   D. Kim, J. Song, and G. Jang, “Magnetic and structural finite
element analysis of rotor vibrations due to magnetic force in
IPM motor”, IEEE T MAGN, vol. 50, no. 2, Feb. 2014.   ##
[14]   P. Vijayraghavan and R. Krishnan, “Noise in electric
machines: a review,” IEEE T IND APP., vol. 35, no. 5, pp.
251 – 258, Sep. /Oct. 1999. ##
[15]   J. F. Gieras, C. Wang, and J. C. Lai, “Stator system vibration
analysis,” In Noise of polyphase electric motors, 1st ed. Boca
Raton, Florida, CRC Press LLC, ch. 5, sec. 2&3, 2006 .  ##
[16]   A. Leissa, “Vibration of shells,” Acoustic Society of
America, American Ins. of Physics, 1993.##