Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
La mayoría de los «tonos misteriosos» en las máquinas eléctricas son solo un error de contabilidad: la armónica de la fuerza dental se indexa de una manera, los modos estructurales de otra, y la trayectoria del rotor se ignora porque es más fácil culpar al estator. Si se coloca todo en los mismos ejes (frecuencia, orden espacial y dónde se cierra realmente la carga), la relación suele hacerse evidente.
Si tu «fuerza dental» es realmente la presión del espacio de aire sobre una superficie conveniente un día, y al día siguiente son las fuerzas nodales sobre las puntas de los dientes, puedes hacer que cualquier modo parezca responsable. La definición de la fuerza es el contrato. Rompe ese contrato y tu correlación modal se convertirá en un ejercicio de narración.
Además, hay un detalle aburrido pero importante: la precisión de la fuerza depende de la malla, y la gente suele introducir sin darse cuenta mapas de fuerza defectuosos en los solucionadores estructurales. Una comprobación práctica consiste en comparar el par de las fuerzas mapeadas con el par del solucionador; cuando coinciden, al menos no se está violando la conservación de forma evidente.
Nota aparte. Si estás comparando métodos (trabajo virtual frente a tensión de Maxwell en diferentes superficies), no estás siendo académico. Estás intentando evitar que una discusión de 3 dB se convierta en un error de 15 dB.
Fuerza frecuencia por sí sola es la mitad de una etiqueta. La otra mitad es el patrón espacial alrededor del espacio de aire: número de onda circunferencial (a menudo escrito como r). Si no llevas contigo r A través del conducto, «emparejarás» un pico con el modo incorrecto porque muchos modos se encuentran cerca de la misma banda de frecuencia.
La comunidad dental-FRF es tajante al respecto: las fuerzas magnéticas se distinguen por su frecuencia y distribución espacial, y esa distribución espacial es el número de onda circunferencial. Incluso proporcionan los puntos de referencia: r = 0 es una onda pulsante, r = 1 corresponde a una fuerza magnética desequilibrada (UMP).
Hay una vieja regla que sigue vigente porque es cierta: la radiación fuerte se produce cuando la frecuencia de excitación se aproxima a una frecuencia natural. y El orden espacial se alinea con la forma modal. No es opcional. Dos cierres.
El salto de «fuerza dental» a «modo rotor» no es un acoplamiento místico. Es un cierre de carga.
Una gran parte de la fuerza dental es radial y se encuentra en el estator. Esa es la explicación habitual y, a menudo, es correcta: las vibraciones del estator provocadas por las fuerzas electromagnéticas en el entrehierro se irradian a medida que se mueve la superficie exterior, y se producen resonancias cuando los armónicos de fuerza se sitúan cerca de los modos de vibración.
Pero algunos armónicos no solo hacen vibrar los dientes. Crean un resultado neto en el rotor, o un momento neto, o modulan las reacciones de los cojinetes. El ejemplo más claro es r = 1: La UMP actúa como un vector de fuerza lateral que gira con el patrón de campo/excentricidad, y se transmite directamente a la dinámica de flexión del rotor a través de los cojinetes.
El encuadre UMP de Burakov es útil porque es una afirmación espectral, no una sensación: la excentricidad del rotor produce armónicos de campo adicionales desplazados en ±1 en orden espacial, y el UMP proviene de interacciones que cumplen esa relación de ±1. Esa es la trayectoria del rotor que se anuncia en las matemáticas del índice.
Luego está el lado tangencial. La gente le da poca importancia. Un estudio reciente de eAxle correlaciona la vibración/ruido torsional con la matriz de fuerza electromagnética tangencial y trata explícitamente las contribuciones radiales frente a las tangenciales. Si el pico de «ruido acústico» está vinculado a un modo torsional y solo se han aplicado fuerzas radiales a los dientes, ya se ha decidido la respuesta.
No necesitas un modelo acoplado grandioso para realizar la vinculación. Necesitas artefactos disciplinados y una indexación coherente.
| Artefacto que conservas | Cómo se consigue | Por qué es importante para la vinculación en modo rotor | Una rápida comprobación de la consistencia |
|---|---|---|---|
| Espectros de fuerza dental, radial y tangencial, con fase | EM resolver → fuerzas por diente → FFT por punto de funcionamiento | El acoplamiento del rotor depende del orden espacial y la fase, no solo de la magnitud. | El par reconstruido a partir de las fuerzas registra el par EM a lo largo del barrido. |
| Número de onda circunferencial r para cada armónico significativo | FFT espacial alrededor del espacio de aire / dientes | Los modos rotor y estator «seleccionan» órdenes espaciales; incorrecto. r significa culpable equivocado | Si r = 1 El contenido es grande, se espera que aparezcan cargas de rodamiento similares a las de UMP. |
| Fuerza y momento netos del espacio de aire sobre el rotor | Integrar las tensiones/fuerzas de Maxwell en las resultantes globales. | La flexión del rotor se refiere a las cargas y momentos laterales netos, no a las fuerzas locales en los dientes. | La dirección resultante gira/se comporta como el patrón de onda previsto. |
| Fuerzas de reacción de los cojinetes (medidas o modeladas) | Modelo estructural o transferencia derivada de pruebas | Los cojinetes son el puente entre las fuerzas del entrehierro y los modos del rotor. | Los picos en la fuerza de apoyo FRF coinciden con los modos de flexión/torsión del rotor. |
| Conjunto modal del rotor con formas (flexión/torsión) y supuestos de amortiguación | Prueba FE/modal solo del rotor o del rotor + eje | Se necesita la participación de la forma modal para explicar qué tonos se irradian. | El seguimiento del pedido muestra picos de tono cerca de las frecuencias propias del rotor. |
| Mapeo FRF del diente → FRF de onda cuando se encuentra en modo de prueba | Excite los dientes, mida la respuesta de la carcasa, convierta a base de onda. | Permite proyectar fuerzas operativas sobre ondas estructurales y, a continuación, sobre modos. | Wave FRF proporciona una ventaja en la extracción modal sin necesidad de detalles FE completos. |
Esa tabla lo dice todo. No todas las filas son necesarias en todo momento, pero cuando hay una disputa sobre un enlace, la fila que falta suele ser la que resolvería la disputa.
Trata «coincidencia» como un filtro, no como una prueba.
Se busca un componente de fuerza a la frecuencia ( f_k ) con un número de onda circunferencial ( r_k ). Se busca un modo de rotor con una frecuencia natural cercana a ( f_k ) y un orden circunferencial compatible (diámetro nodal / lóbulos) que pueda aceptar ( r_k ). A veces, la etiqueta del modo de rotor es o . Dialecto diferente, misma idea.
Si omite el orden espacial, correlacionará el tono de 2,9 kHz con el modo del estator más cercano. Si mantiene el orden espacial, observará que el tono es selectivo en cuanto al lugar desde donde se irradia, dónde se detecta y qué rumbo lo detecta primero.
El seguimiento de pedidos puede hacer mucho sin necesidad de modelado. El informe sobre vibraciones del rotor de la NASA utiliza la relación fundamental entre frecuencias eléctricas. y marca los armónicos; los picos que se agrupan alrededor de una frecuencia propia del rotor mientras siguen un orden armónico eléctrico son un claro indicio de que la excitación EM está alimentando una resonancia del rotor.
Los conceptos de FRF de los dientes también se adaptan mejor de lo que la gente admite. El enfoque del artículo de la ISMA —caracterizar la respuesta estructural excitando los dientes del estator, convertir la FRF de los dientes en FRF de onda y, a continuación, analizar las ondas de tensión rotativas de Maxwell— hace que el «orden espacial» sea medible, y no solo simulado. Incluso se plantea una ampliación hacia el concepto de FRF del rotor, donde la culpa del modo del rotor deja de ser especulativa.
Los datos del motor «Scorpion» de la NASA son un caso claro, ya que nombran los modos del rotor y muestran la acústica. La radiación acústica máxima se sitúa cerca de los 3000 Hz; alcanza su máximo a velocidades específicas del motor (6292 y 6441 rpm en ese informe), el pico corresponde a la cuarta armónica eléctrica a esas velocidades, y el tono se alinea con el modo del rotor ((2,1)) del FEA (con una frecuencia experimental cercana). Eso es «fuerza dental/EM» encontrándose con «resonancia del rotor» en público, con números.
Si el contenido de su competidor se limita a «las vibraciones del estator causan ruido», este es el capítulo que falta: la fuerza puede ser electromagnética y seguir transmitiéndose a través de los modos del rotor, con patrones de directividad y diferencias entre sensores que una explicación basada únicamente en el estator no puede igualar.
Si la relación es «existe un armónico forzado» → «el modo del rotor lo acepta» → «la trayectoria del cojinete lo transmite», entonces tienes tres palancas, y mezclarlas a ciegas es una pérdida de tiempo.
Es posible reducir el contenido armónico en las fuerzas dentales. Las opciones de ranura/polo y los efectos de modulación dental modifican los armónicos existentes y su intensidad. Un estudio reciente sobre motores sin escobillas (PMSM) compara explícitamente el número de ranuras y muestra los principales componentes armónicos alineados con las frecuencias naturales en los resultados NVH, lo que básicamente es un mapa de resonancia encubierto.
Se puede mover el modo del rotor. La rigidez, la distribución de la masa, la participación de la campana final... cualquier cosa que cambie la frecuencia propia o la amortiguación del rotor funciona cuando es difícil eliminar el orden de excitación. El informe de la NASA se basa precisamente en esta lógica: la radiación máxima se produce cuando las velocidades de funcionamiento excitan los modos de resonancia del rotor.
Se puede debilitar la ruta de transmisión. Los cojinetes y soportes no son neutros; ellos deciden si la vibración del rotor se manifiesta en las superficies radiantes. Y cuando el controlador raíz es contenido similar a UMP, recuerde que UMP es sensible a las interacciones armónicas impulsadas por la excentricidad; Burakov también señala que las rutas paralelas y los efectos de la jaula del rotor pueden reducir UMP en algunas configuraciones, lo cual es una palanca de «ruta» del lado electromagnético y del circuito que la gente olvida que existe.
| Lo que observas | Lo que a menudo implica sobre r | Probabilidad de afectación del rotor | Qué hay que comprobar primero |
|---|---|---|---|
| Un tono sigue un orden armónico eléctrico a lo largo de la velocidad, y luego se dispara con fuerza en una banda de velocidad estrecha. | El orden espacial es compatible con un modo estructural específico, no con «cualquier cosa». | Alta si el pico se alinea con una frecuencia propia del rotor y muestra sensibilidad en los cojinetes. | Superponer órdenes armónicos eléctricos con frecuencias modales del rotor y FRF de los cojinetes. |
| Aparece una fuerte vibración lateral similar a 1× en condiciones en las que se descarta el desequilibrio mecánico. | r = 1 Hay contenido (similar al de la UMP). | Alto porque las cargas UMP van directamente a la dinámica del rotor/cojinete. | Calcular/estimar el vector de fuerza EM lateral neta y comparar la fase con el movimiento del eje. |
| El ruido cambia cuando cambia la estrategia de sesgo/segmentación, mientras que las métricas de fuerza radial apenas se mueven. | La estructura de la fuerza tangencial está cambiando, no solo la radial. | Medio a alto si los modos de torsión están cerca del tono. | Descomponer las matrices de fuerzas radiales y tangenciales y correlacionarlas con la respuesta torsional. |
| La aceleración de la superficie de la carcasa es moderada, pero los micrófonos situados en la campana final o junto al eje captan un tono agudo. | La superficie radiante está vinculada a la participación del rotor/estructura final. | Alta, especialmente con radiación direccional. | Compare la directividad acústica/sensibilidad de la ubicación del sensor con las formas modales. |
Una última observación, porque ahorra semanas: si su espectro de fuerzas y su base de datos modal no comparten el mismo lenguaje espacial, el «enlace» parecerá aleatorio. No es aleatorio. Está mal etiquetado. Lleve ( f ) y ( r ), mantenga la fase e incluya los cojinetes en la historia desde el principio.
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
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