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Con l'uso estensivo di motori ad azionamento diretto a magneti permanenti nell'automazione industriale, come sopprimere efficacemente le vibrazioni e il rumore è diventato un problema importante. A causa del suo speciale principio di funzionamento e delle caratteristiche strutturali, il motore a trasmissione diretta a magnete permanente è incline a generare grandi vibrazioni e rumore, che influenzano il normale funzionamento dell'apparecchiatura.
I motori a magnete permanente a trasmissione diretta sono molto efficienti e affidabili, ma un discreto numero di essi soffre di problemi di vibrazioni e rumore. Questi problemi derivano normalmente da alcune aree chiave, che includono campi elettromagnetici irregolari, squilibri meccanici, problemi ai cuscinetti e malfunzionamenti dei sistemi di raffreddamento.
La disuguaglianza del campo elettromagnetico è una delle principali cause di rumore e vibrazioni nei motori a trazione diretta a magnete permanente. Poiché viene utilizzata l'eccitazione a magnete permanente, potrebbe essere la causa di una distribuzione sbilanciata del campo magnetico. Ciò determina fluttuazioni di momento radiale e tangenziale mentre il motore è in funzione.
Ad esempio, il campo magnetico variabile può causare il verificarsi di oscillazioni sia nello statore che nel rotore del motore, che di solito vengono chiamate vibrazioni. In tempo reale, ciò potrebbe presentarsi come rumori periodici o modelli di vibrazione i cui periodi dipendono dalla velocità di rotazione. È stato notato in precedenza che tale oscillazione crea un rumore molto forte caratterizzato da vibrazioni di decibel e di ampiezza massiccia che raggiungono l'intervallo dei micrometri. Ciò richiederà probabilmente una stretta regolazione della distribuzione del campo magnetico, forse tramite algoritmi sofisticati all'interno del sistema di controllo del motore per ridurre queste fluttuazioni.
L'altra causa importante di vibrazioni e rumore nei motori a trazione diretta a magnete permanente è lo squilibrio meccanico. Di solito, questo si verifica quando c'è uno squilibrio nel rotore. Anche uno squilibrio minimo può generare forze centrifughe periodiche dovute alla rotazione del motore, che successivamente producono vibrazioni e rumore.
Per i test sul campo eseguiti sui motori industriali, solo pochi grammi di masse di squilibrio sul rotore possono generare potenti forze di vibrazione, che causano elevati livelli di rumore, spesso anche fino a 70-80 dB; questi diventerebbero molto problematici, in particolare se la severità relativa all'area/ambiente operativo è elevata. Pertanto, sono richiesti una manutenzione molto regolare e un bilanciamento di precisione del rotore. Strumenti diagnostici avanzati possono rilevare uno squilibrio molto prima che le conseguenze operative dello squilibrio si manifestino, consentendo così di adottare tempestivamente misure correttive.
La seconda causa più frequente di vibrazioni e rumore nei motori a trasmissione diretta a magnete permanente sono i difetti dei cuscinetti. L'usura, l'allentamento o la lubrificazione inadeguata dei cuscinetti possono derivare da un funzionamento prolungato. Tutti questi difetti possono dare origine a un maggiore attrito e a un movimento irregolare delle parti del motore, con conseguenti vibrazioni e rumore.
Uno studio sui cuscinetti dei motori ha dimostrato che i cuscinetti usurati hanno aumentato i livelli di rumore fino a 15 dB. Questo rumore è in genere un rumore di rimbombo o di macinazione, che può essere rilevato dagli strumenti di analisi delle vibrazioni. I cuscinetti mal lubrificati possono anche causare una maggiore generazione di calore, aggravando così il problema. Per evitare questi problemi, è necessario predisporre programmi di manutenzione regolari per garantire che i cuscinetti siano ben lubrificati e sostituiti quando necessario.
Il sistema di raffreddamento è importante per la stabilità operativa di un motore a magnete permanente a trasmissione diretta. Tuttavia, problemi con il sistema di raffreddamento possono portare a fluttuazioni di temperatura all'interno del motore. Tali variazioni di temperatura possono causare deformazione termica e stress termico, che aumenteranno le vibrazioni e il rumore.
Se per qualche motivo il sistema di raffreddamento funziona in modo improprio, alcune parti del motore tenderanno a surriscaldarsi, causando cicli di espansione e contrazione che possono causare disallineamenti o fessure nella struttura e quindi vibrazioni. Uno studio ha riportato che fino al 30% di aumento dell'ampiezza può essere visto nei livelli di vibrazione dei motori a causa di stress termici causati da un sistema di raffreddamento malfunzionante. Si è scoperto che queste vibrazioni sono direttamente correlate con picchi di temperatura, evidenziando la natura critica di un sistema di raffreddamento stabile. Garantire il corretto funzionamento del sistema di raffreddamento attraverso controlli e manutenzione regolari è essenziale per ridurre al minimo questi problemi indotti dalla temperatura.
In sintesi, le varie cause che contribuiscono a vibrazioni e rumore nei motori a trazione diretta a magnete permanente includono campi elettromagnetici non uniformi, squilibri meccanici, cuscinetti difettosi e sistemi di raffreddamento malfunzionanti. Strumenti diagnostici avanzati e manutenzione regolare in combinazione sono necessari per eseguire queste modifiche con precisi aggiustamenti ingegneristici. La comprensione e l'attenuazione di queste cause consentiranno di migliorare le prestazioni e la longevità di questi motori per operazioni più fluide e silenziose.
Le vibrazioni e il rumore di un motore a trasmissione diretta a magnete permanente possono essere soppressi nei seguenti modi:
Può ottimizzare il processo di progettazione e produzione: Nel corso della progettazione e della produzione, si dovrebbe prestare attenzione al miglioramento dell'uniformità del gap del campo magnetico, alla riduzione delle dimensioni del gap del campo magnetico, all'adozione di processi precisi e all'esecuzione di un'appropriata selezione dei materiali per garantire che il gap magnetico sia ragionevolmente progettato e che non vengano generate vibrazioni non necessarie. Nel frattempo, il controllo di qualità dovrebbe essere migliorato, in particolare nel processo di assemblaggio, per garantire l'equilibrio di ciascun componente e ridurre al minimo l'effetto dello squilibrio sul motore utilizzando un bilanciatore dinamico o un processo di lavorazione di precisione.
Ottimizzazione della progettazione elettromagnetica: Può essere realizzato anche tramite progettazione elettrica per ridurre al minimo l'entità delle armoniche all'uscita del motore o mediante la regolazione dei parametri dello statore e del rotore per ottenere la rigidità elettromagnetica appropriata.
Calibrazione della bilancia meccanica: L'esecuzione di una calibrazione dinamica accurata del rotore del motore per assicurarsi che sia in equilibrio meccanico contribuisce a ridurre al minimo il verificarsi di vibrazioni e rumore.
Selezione di materiali di alta qualità: Se abbinata a ispezioni e manutenzioni regolari, la scelta di materiali a bassa rumorosità può migliorare la rumorosità nei motori a magneti permanenti.
Ottimizzazione del sistema di raffreddamento: Progettazione ragionevole del sistema di raffreddamento e installazione per garantire stabilità nel flusso e nella temperatura del refrigerante e ridurre la deformazione termica e lo stress termico causati dalla differenza di temperatura per diminuire le vibrazioni e il rumore del motore.
Tecnologia di smorzamento: Aggiunge il materiale di smorzamento o la struttura di smorzamento, come il cuscinetto antivibrante in gomma, l'ammortizzatore, ecc. alla struttura del motore in modo che possa assorbire l'assorbimento effettivo e trasformare l'energia di vibrazione del motore, riducendo ulteriormente le vibrazioni e il rumore del motore.
Tecnologia di controllo attivo: Utilizzare il controllo fuzzy, il controllo della rete neurale e altre moderne tecnologie di controllo per adottare misure di controllo attivo sul motore, in modo da ridurre le vibrazioni e il rumore del motore.
Tecnologia di rivestimento acustico: Il materiale acustico allinea la superficie del motore e può assorbire e riflettere efficacemente le onde sonore. Con questo materiale, vibrazioni e rumore verrebbero efficacemente ridotti.
Manutenzione e ispezione regolari: I motori a magnete permanente vengono sottoposti a manutenzione e ispezione regolari per individuare e risolvere tempestivamente i problemi. Ciò mantiene il motore in buone condizioni operative, il che può contribuire a ridurre rumore e vibrazioni.
Controllo dei fattori ambientali che contribuiscono alle vibrazioni e al rumore del motore; ad esempio, mantenendo pulito l'ambiente attorno all'apparecchiatura ed evitando forti interferenze di campi magnetici. Controllando questi fattori ambientali, è possibile ridurre al minimo gli impatti sul funzionamento dei motori e ridurne le vibrazioni e il rumore.
Applicazione della tecnologia di monitoraggio intelligente: Implementare una tecnologia di monitoraggio intelligente, come un sistema di monitoraggio delle vibrazioni o un sistema di analisi del suono, per monitorare e analizzare le vibrazioni e il rumore in tempo reale del motore. Con tale tecnologia, potenziali problemi di vibrazioni e rumore possono essere rilevati tempestivamente per fornire un forte supporto alla manutenzione preventiva.
I metodi di cui sopra non devono essere utilizzati isolatamente, ma devono essere considerati e utilizzati in sinergia per un uso completo. Nella vita reale, a causa dei tipi di motori, delle condizioni di lavoro e dei requisiti per usi specifici, alcuni di questi metodi dovranno essere selezionati in modo flessibile per raggiungere il miglior effetto di eliminazione di vibrazioni e rumore.
Conclusione
È possibile ridurre efficacemente le vibrazioni e il rumore del motore incorporando un'applicazione completa, un design elettromagnetico ottimizzato, una calibrazione dell'equilibrio meccanico, cuscinetti di alta qualità selezionati, l'ottimizzazione del sistema di raffreddamento e altre misure. È necessario eseguire una manutenzione e un'ispezione regolari e controllare i fattori ambientali che influenzano le vibrazioni e il rumore del motore per mantenere il motore in buone condizioni operative e ridurre la generazione di vibrazioni e rumore. Inoltre, può utilizzare una tecnologia di monitoraggio intelligente per monitorare e analizzare le vibrazioni e il rumore. Rilevare tempestivamente potenziali problemi e fornire un avviso tempestivo, per fornire un forte supporto per la manutenzione preventiva. I metodi di soppressione specifici del motore a trasmissione diretta a magnete permanente devono essere selezionati in base a determinate condizioni di funzionamento reale per sopprimerne le vibrazioni e il rumore.
As Cina fornitore leader di motori a magneti permanenti, Enneng'S Serie TYDP a trasmissione diretta e senza riduttore Il motore Find ampia applicazione nella produzione industriale. Il processo del rotore è affidabile perché viene utilizzato un magnete permanente per fornire un campo magnetico. Le dimensioni sono flessibili e la potenza di progettazione varia da decine di watt fino a megawatt. Nel frattempo, con l'aumento o la diminuzione dei magneti permanenti nel rotore, è più facile cambiare il numero di poli del motore in modo che la gamma di velocità del PMSM sia relativamente più ampia.
