Motorgeluid kan worden onderverdeeld in drie categorieën: aerodynamische, mechanische en elektromagnetische geluidsbronnen. De laatste jaren is er steeds meer aandacht voor de impact van elektromagnetische geluidsbronnen. Dit komt voornamelijk door twee redenen:

(a) Bij kleine en middelgrote motoren, vooral die met een vermogen van minder dan 1.5 kW, domineert elektromagnetische ruis het akoestische veld.

(b) Dit type geluid wordt voornamelijk veroorzaakt door de moeilijkheid om de magnetische eigenschappen van de motor te veranderen nadat deze is geproduceerd.

In eerdere studies is de invloed van verschillende factoren op motorgeluid uitgebreid onderzocht, zoals het effect van pulsbreedtemodulatiestroom op het akoestische ruisgedrag van interne permanente magneet synchrone motoraandrijvingen; de invloed van wikkelingen, machineframes en impregnering op de statorresonantiefrequentie; de ​​invloed van kernklem-druk, wikkelingen, wiggen, tandprofielen, temperatuur, etc. op het trillingsgedrag van stators van verschillende typen motoren.

De impact van lamineringen van de statorkern op het trillingsgedrag van motoren is echter nog niet volledig onderzocht, hoewel bekend is dat het vastklemmen van de lamineringen de stijfheid van de kern verhoogt en in sommige gevallen zelfs als trillingsdemper kan werken. De meeste studies modelleren de statorkern als een dikke, uniforme cilindrische kern om de modelleringscomplexiteit en rekenlast te verminderen.

Onderzoekers van McGill University en hun team analyseerden een groot aantal motormonsters om de effecten van gelamineerde en niet-gelamineerde statorkernen op motorgeluid te onderzoeken. Ze creëerden CAD-modellen op basis van de gemeten geometrie en materiaaleigenschappen van daadwerkelijke motoren, met een 4-polige, 12-slots interne permanente magneet synchrone motor (IPMSM) als referentiemodel. De gelamineerde statorkern werd gemodelleerd met behulp van de Laminated Model Toolbox in Simcenter 3D, die parameters instelt volgens de specificaties van de fabrikant, waaronder dempingscoëfficiënt, lamineringsmethode, tussenlaagtolerantie en schuif- en normaalspanning van de lijm. Om het akoestische geluid van de motor nauwkeurig te beoordelen, ontwikkelden ze een efficiënt akoestisch model dat koppeling tussen de stator en de vloeistof mogelijk maakt, de akoestische vloeistof rond de bestaande statorstructuur modelleert en het akoestische veld rond de IPM-motor analyseert.

Figuur 1. (a) Tweedimensionaal elektromagnetisch model. (b) Variatiebereik van ontwerpvariabelen in de gehele ontwerpruimte.

De onderzoekers observeerden dat de trillingsmodi van de gelamineerde statorkern lagere resonantiefrequenties hebben dan de niet-gelamineerde statorkern van dezelfde motorgeometrie. Ondanks frequente resonanties tijdens bedrijf, was het geluidsdrukniveau van het motorontwerp met gelamineerde statorkern lager dan verwacht. De correlatiecoëfficiëntwaarde van meer dan 0.9 geeft aan dat door te vertrouwen op een surrogaatmodel om het geluidsdrukniveau van de equivalente vaste statorkern nauwkeurig te schatten, de rekenkosten voor het modelleren van gelamineerde stators voor akoestische studies kunnen worden verlaagd.

Figuur 2 Geluidsdrukniveaus van gelamineerde en niet-gelamineerde statorkernmonsters van een 4-polige IPM-motor met 12 sleuven

Figuur 3 Spearman-correlatiecoëfficiëntverdeling van gelamineerde en niet-gelamineerde stators van 500 RPM tot 3000 RPM