Wenn Sie Probleme mit magnetischen Geräuschen in Ihren Elektromotoren haben, machen Sie sich keine Sorgen – Sie sind nicht allein.
Diese Art von Lärm kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden und es ist nicht immer einfach, die Ursache zu ermitteln.
In diesem Blogbeitrag besprechen wir die Ursachen magnetischer Geräusche in Elektromotoren und stellen einige Lösungen vor, die Sie ausprobieren können. Fangen wir an!
All noise originates from mechanical forces that propagate pressure waves through air, liquid or solid materials, and the frequency of noise in the human hearing range is usually between 20 Hz and 20 kHz. Magnetic noise in motors, also called "electromagnetic" or "electrical" noise, is caused by mechanical forces (e.g. pressure) generated by the attractive and repulsive forces of magnetized parts in their alternating magnetic fields. In most cases, this type of noise can be eliminated or reduced by proper design and manufacturing of electric motors.
In einigen Fällen lässt sich die Geräuschquelle jedoch nicht beseitigen, ohne den Motor neu zu konstruieren. In diesen Fällen müssen Maßnahmen zur Unterdrückung oder Isolierung des Geräuschs ergriffen werden. Im Folgenden sind einige häufige Ursachen für magnetisches Rauschen in Elektromotoren und einige mögliche Lösungen aufgeführt:
Unwucht oder Fehlausrichtung des Rotors und/oder Stators.
Lösung: Diese Art von Geräusch kann oft durch richtiges Auswuchten und Ausrichten von Rotor und Stator beseitigt werden.
Wicklungsunsymmetrie oder schlechte Isolierung.
Lösung: Diese Art von Geräuschen kann häufig durch eine ordnungsgemäße Isolierung und Ausbalancierung der Wicklungen beseitigt werden.
Streumagnetfelder von anderen Geräten oder Ströme in der Verkabelung.
Lösung: Diese Art von Rauschen kann häufig durch eine ordnungsgemäße Abschirmung und Filterung magnetischer Streufelder beseitigt werden.
Defekte Lager oder falsch sitzende Wellen.
Lösung: Diese Art von Geräusch kann häufig durch ordnungsgemäße Schmierung und Wartung der Lager beseitigt werden.
Zusätzlich zu diesen häufigen Ursachen gibt es weitere Faktoren, die zu magnetischen Geräuschen in Elektromotoren beitragen können.
Hohe Temperaturen können beispielsweise dazu führen, dass die Isolierung von Wicklungen zerstört wird, was zu Geräuschen führt.
Auch Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit und Staub können elektrisches Rauschen verursachen.
Magnetische Geräusche in Motoren können durch eine Vielzahl von Faktoren verursacht werden, darunter Unwucht oder Fehlausrichtung des Rotors und/oder Stators, Wicklungsunwucht oder schlechte Isolierung, magnetische Streufelder von anderen Geräten oder Ströme in der Verkabelung, fehlerhafte Lager oder falsch sitzende Wellen. und hohe Temperaturen.
Auch Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit und Staub können elektrisches Rauschen verursachen.
Das magnetische Wechselfeld regt nur dann Vibrationen und Geräusche mit der doppelten linearen Frequenz (z. B. Brummen) an, wenn der Motor mit Strom versorgt wird, und wenn das Geräusch unmittelbar nach dem Abschalten der Stromversorgung aufhört, handelt es sich bei der Quelle um magnetisches Rauschen.
Magnetisches Rauschen ist in der Regel die zweitgrößte Lärmquelle bei zwei- und vierpoligen Motoren (der Windwiderstand ist die erste).
möglicherweise die Hauptgeräuschquelle für sechs- oder mehrpolige Motoren.
Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Tiefe der Statorreste aus Siliziumstahl in Kernen mit niedriger Drehzahl kleiner ist als die Tiefe des Stators in Hochgeschwindigkeitskernen mit weniger Polen (siehe Abbildung 1) und die Reste aus Siliziumstahl in 2-Pol-Kernen 6-polige Statorkerne, wodurch sie anfälliger für Verformungen sind und aufgrund geringerer Kräfte eine größere Schwingungsamplitude erzeugen. Motoren mit niedriger Drehzahl und sechs oder mehr Polen neigen aufgrund kleinerer Luftspalte und des exzentrischen Effekts extrem schlechter Lager- und Gehäusepassungen zu höheren Geräuschpegeln.
Wenn magnetisches Rauschen die Hauptquelle ist, erhöht sich das Gesamtgeräusch des Motors, wenn eine Last angelegt wird.
Typischerweise ist der Unterschied im Gesamtgeräuschpegel bei Leerlauf und Volllast bei zwei- und vierpoligen Motoren gering, kann jedoch bei Motoren mit sechs oder mehr Polen erheblich sein.
Motorkonstrukteure bewältigen magnetisches Rauschen, indem sie den Luftspalt so groß wie möglich machen (und gleichzeitig einen akzeptablen Leistungsfaktor beibehalten), sie können magnetische Kräfte reduzieren, die durch Luftspaltschwankungen verursacht werden, und sie können die Flussdichte im Luftspalt durch die Verwendung längerer Kerne reduzieren, was im Allgemeinen zu einer Verbesserung führt Leistungsfaktor.
Eine weitere Überlegung besteht darin, dass geschlossene Schlitze nicht zu erhöhtem magnetischem Rauschen führen, was erklärt, warum Konstrukteure Rotoren mit geschlossenen Schlitzen bevorzugen, und sie bevorzugen auch halbgeschlossene Schlitze mit minimalen Öffnungen für Statoren mit zufälliger Wicklung, obwohl breitere Schlitzöffnungen das Wickeln einfacher machen einfügen.
Eine verwandte Form des magnetischen Rauschens ist das Schwappgeräusch, eine relativ geringe, niederfrequente und hochfrequente Komponente der Schwebung, die störend sein kann, weil sie intermittierend auftritt.
Abhängig vom Schwappen, das unter Last stärker ausgeprägt ist, variiert die Frequenz direkt mit dem Schwappen.
Zu den Ursachen können offene Rotorstäbe oder Endringe gehören, aber das Rutschgeräusch ist normalerweise mit einem Gleichmäßigkeitsfehler im Rotor verbunden, und die Abhilfe ist ein neuer Rotor.
Es gibt verschiedene Lösungen, die Sie ausprobieren können, wenn in Ihren Elektromotoren magnetische Geräusche auftreten:
-Wenn das Geräusch unmittelbar nach dem Abschalten der Stromversorgung aufhört, handelt es sich höchstwahrscheinlich um magnetisches Rauschen. Sie können versuchen, die Magnetkraft zu reduzieren, indem Sie den Luftspalt so groß wie möglich machen (unter Beibehaltung eines akzeptablen Leistungsfaktors).
Sie können die Flussdichte im Luftspalt auch durch die Verwendung längerer Kerne reduzieren, was im Allgemeinen den Leistungsfaktor verbessert.
-Wenn das Geräusch die Hauptquelle ist, erhöht sich das Gesamtgeräusch des Motors, wenn eine Last angelegt wird.
Sie können versuchen, magnetisches Rauschen in den Griff zu bekommen, indem Sie den Luftspalt so groß wie möglich machen (unter Beibehaltung eines akzeptablen Leistungsfaktors) und so die magnetischen Kräfte reduzieren.
-Eine weitere Überlegung ist, dass geschlossene Schlitze nicht zu erhöhtem magnetischem Rauschen führen. Sie können versuchen, Rotoren mit geschlossenen Schlitzen zu verwenden. Vielleicht bevorzugen Sie aber auch halbgeschlossene Schlitze mit minimalen Öffnungen für Statoren mit zufälliger Wicklung.
-Eine verwandte Form von magnetischem Rauschen ist das Schwappgeräusch. Abhängig vom Schwappen, das unter Last stärker ausgeprägt ist, variiert die Frequenz direkt mit dem Schwappen. Zu den Ursachen können offene Rotorstäbe oder Endringe gehören, aber das Rutschgeräusch ist normalerweise mit einem Gleichmäßigkeitsfehler im Rotor verbunden, und die Abhilfe ist ein neuer Rotor.
Wenn Sie nach dem Ausprobieren dieser Lösungen immer noch Probleme mit magnetischen Geräuschen in Ihren Elektromotoren haben, müssen Sie möglicherweise einen Fachmann hinzuziehen.
Wenden Sie sich an Ihren örtlichen Autohändler, um Hilfe zu erhalten.
Durch die Neigung der Rotorschlitze kann magnetisches Rauschen reduziert werden
Es besteht jedoch keine Einigkeit über die optimale Anzahl der zu neigenden Schlitze oder sogar über eine genaue Methode zur Berechnung ihrer Auswirkung auf den erzeugten Lärm. Eine allgemeine Empfehlung besteht darin, den Rotor mit mindestens einer Rotor- oder Statornut (je nachdem, welche Nuten weniger Nuten haben) zu neigen. Jede kleinere Abweichung verringert das magnetische Rauschen nicht wesentlich, und größere Abweichungen verringern normalerweise die Motorleistung.
Magnetische Geräusche können auch durch die Verwendung eines Motors mit weniger Polen reduziert werden. Je höher die Polzahl, desto schneller wechselt das Magnetfeld und desto größer ist die Geräuschentwicklung. Wenn ein Motor mit hoher Drehzahl betrieben werden muss, um seine Leistungsanforderungen zu erfüllen, führt eine Reduzierung der Polzahl in der Regel zu einer Geräuschreduzierung, ohne dass die Leistung wesentlich beeinträchtigt wird.
Schließlich kann das Hinzufügen einer Isolierung zum Motorgehäuse dazu beitragen, magnetische Geräusche zu reduzieren. Je dicker die Isolierung, desto besser funktioniert sie. Es gibt jedoch eine Grenze, wie viel Lärm auf diese Weise eliminiert werden kann. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, eine zusätzliche Abschirmung um den Motor herum anzubringen, um magnetisches Rauschen vollständig zu eliminieren.
Hier ein paar Tipps, wie man magnetische Geräusche in Elektromotoren reduzieren kann:
-Kippen Sie die Rotorschlitze
-Verwenden Sie einen Motor mit weniger Polen
- Isolieren Sie das Motorgehäuse
- Bringen Sie eine Abschirmung rund um den Motor an.
Ungleichmäßige Luftspalte können zu einer unausgeglichenen magnetischen Anziehungskraft und stärkeren Magnetkräften in Richtung des kleinsten Luftspalts führen, was zu einer Verformung des Stators, Rotors und Rahmens führen und gleichzeitig elektromagnetische Störungen erzeugen kann. Der Betrieb des Motors mit reduzierter Spannung ist ein einfaches Diagnosetool.
Lux-Leckage ist eine weitere häufige Ursache für magnetisches Rauschen. Die Leckage kann durch die Verwendung eines hochwertigeren Magnetmaterials, eine Erhöhung der Windungszahl in der Spule oder die Verwendung eines Ferritkerns verringert werden.
Ferritkerne wurden speziell zur Reduzierung des Streuflusses entwickelt und bestehen normalerweise aus einer Keramikverbindung.
Sie sind relativ günstig und einfach zu installieren. Solux-Leckströme können durch die Verwendung eines hochwertigeren Magnetmaterials, eine Erhöhung der Windungszahl in der Spule oder die Verwendung eines Ferritkerns reduziert werden.
Ferritkerne wurden speziell zur Reduzierung des Streuflusses entwickelt und bestehen normalerweise aus einer Keramikverbindung.
Wenn der Motor beispielsweise bei voller Spannung Geräusche macht, bei halber Nennspannung aber gut klingt, suchen Sie nach Luftspalten und Problemen wie unsachgemäß bearbeiteten Gehäusen oder nicht kernigen Rotoren.
Zu den Ursachen für einen ungleichmäßigen Luftspalt gehören: Rotor außerhalb des Kerns, Stator außerhalb des Kerns, Bearbeitung des gebogenen Wellenzapfens und nicht zentrierter Rotorkörper, Lagerkasten (oder Gleitlager), nicht zentrierter Endbügel und nicht zentrierter Statorsitz, verformtes Gehäuse.
Im Vergleich zu zweipoligen Motoren wirken sich Herstellungsunterschiede stärker auf das magnetische Rauschen von Motoren mit niedriger Drehzahl aus. Dies liegt daran, dass der Luftspalt von vierpoligen oder mehrpoligen Motoren viel kleiner ist als der von zweipoligen Motoren, was sie ausmacht viel geringere Fehlerquote. Folglich ist die Fertigungsqualität von vier- oder mehrpoligen Motoren kritischer.
Magnetisches Rauschen kann auch durch Streuflusspfade in der Wicklung verursacht werden, die durch eine bessere Isolierung und engere Wicklungsabstände minimiert werden können.
Abschluss.
Die Identifizierung der Geräuschquelle in einem Motor stellt oft eine größere Herausforderung dar als die Korrektur. Ein methodischer Untersuchungsansatz kann die Möglichkeiten einschränken und die Problemlösung erleichtern.
Wenn das Geräusch durch einen Faktor in der Motorkonstruktion verursacht wird, beispielsweise durch einen Herstellungsfehler oder eine Anomalie, besteht die Lösung darin, die Ursache für die starke Erzeugung magnetischer Geräusche im Motor zu finden und die geeignete Methode zu deren Reduzierung oder Beseitigung auszuwählen.
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