Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
La maggior parte dei "toni misteriosi" nelle macchine elettriche sono solo un errore di registrazione: l'armonica della forza dei denti è indicizzata in un modo, le modalità strutturali in un altro, e il percorso del rotore viene ignorato perché è più facile dare la colpa allo statore. Mettendo tutto sugli stessi assi - frequenza, ordine spaziale e punto in cui il carico si chiude effettivamente - il collegamento di solito si rivela.
Se la tua "forza dentale" è davvero la pressione dell'intercapedine d'aria su una superficie conveniente un giorno, e poi le forze nodali sulle punte dei denti il giorno successivo, puoi far sembrare responsabile qualsiasi modalità. La definizione di forza è il contratto. Rompilo e la tua correlazione modale diventa un esercizio di narrazione.
Inoltre, un dettaglio noioso ma importante: la precisione della forza è sensibile alla mesh e spesso vengono inviate mappe di forza errate ai risolutori strutturali. Un controllo pragmatico consiste nel confrontare la coppia delle forze mappate con quella del risolutore; quando corrispondono, almeno non si sta violando in modo evidente il principio di conservazione.
Nota a parte. Se stai confrontando metodi diversi (lavoro virtuale vs sollecitazione di Maxwell su superfici diverse), non stai facendo ricerca accademica. Stai cercando di evitare che una discussione su 3 dB si trasformi in un errore di 15 dB.
Forza frequenza da solo è metà dell'etichetta. L'altra metà è il modello spaziale attorno all'intercapedine: numero d'onda circonferenziale (spesso scritto come r). Se non lo porti con te r attraverso la pipeline, si "abbinerà" un picco alla modalità sbagliata perché molte modalità si trovano vicino alla stessa banda di frequenza.
La comunità FRF dentale è molto chiara al riguardo: le forze magnetiche si distinguono per frequenza e distribuzione spaziale, e tale distribuzione spaziale è il numero d'onda circonferenziale. Forniscono anche dei punti di riferimento logici: r = 0 è un'onda pulsante, r = 1 corrisponde a una forza magnetica sbilanciata (UMP).
C'è una vecchia regola che continua a sopravvivere perché è vera: si verificano forti radiazioni quando la frequenza di eccitazione è vicina alla frequenza naturale. e l'ordine spaziale è allineato con la forma modale. Non opzionale. Due chiusure.
Il passaggio dalla "forza dei denti" alla "modalità rotore" non è un accoppiamento mistico. È una chiusura del carico.
Gran parte della forza esercitata dai denti è radiale e risiede nello statore. Questa è la spiegazione standard, spesso corretta: le vibrazioni dello statore generate dalle forze elettromagnetiche nell'intercapedine si irradiano con il movimento della superficie esterna e si verificano risonanze quando le armoniche della forza si avvicinano alle modalità di vibrazione.
Ma alcune armoniche non fanno solo vibrare i denti. Creano una risultante netta sul rotore, o un momento netto, oppure modulano le reazioni dei cuscinetti. L'esempio più chiaro è r = 1: L'UMP agisce come un vettore di forza laterale che ruota con il campo/modello di eccentricità e si dirige direttamente nella dinamica di flessione del rotore attraverso i cuscinetti.
L'inquadramento UMP di Burakov è utile perché è un'affermazione spettrale, non una sensazione: l'eccentricità del rotore produce armoniche di campo aggiuntive spostate di ±1 nell'ordine spaziale, e l'UMP deriva dalle interazioni che soddisfano tale relazione ±1. È il percorso del rotore che si manifesta nella matematica dell'indice.
Poi c'è il lato tangenziale. Le persone lo sottovalutano. Un recente studio di eAxle mette in correlazione le vibrazioni/il rumore torsionali con la matrice di forze elettromagnetiche tangenziali e tratta in modo esplicito i contributi radiali rispetto a quelli tangenziali. Se il picco del "rumore acustico" è legato a una modalità torsionale e si trasportano solo forze radiali sui denti, la risposta è già scontata.
Non è necessario un modello accoppiato complesso per effettuare il collegamento. Sono necessari artefatti disciplinati e un'indicizzazione coerente.
| Artefatto che conservi | Come ottenerlo | Perché è importante per il collegamento in modalità rotore | Un rapido controllo della consistenza |
|---|---|---|---|
| Spettri di forza dei denti, radiali e tangenziali, con fase | EM risolve → forze per dente → FFT per punto operativo | L'accoppiamento del rotore dipende dall'ordine spaziale e dalla fase, non solo dall'ampiezza. | La coppia ricostruita dalle forze traccia la coppia EM durante la scansione. |
| Numero d'onda circonferenziale r per ogni armonica significativa | FFT spaziale intorno al traferro / denti | Le modalità rotore e statore "selezionano" gli ordini spaziali; errato r significa colpevole sbagliato | Se r = 1 il contenuto è grande, aspettati che compaiano carichi simili a quelli UMP |
| Forza e momento netti dell'airgap sul rotore | Integrare le sollecitazioni/forze di Maxwell nelle risultanti globali | La flessione del rotore tiene conto dei carichi laterali netti e dei momenti, non delle forze locali sui denti. | La direzione risultante ruota/si comporta come il modello d'onda previsto |
| Forze di reazione dei cuscinetti (misurate o modellate) | Modello strutturale o trasferimento derivato dal test | I cuscinetti fungono da ponte tra le forze dell'intercapedine d'aria e le modalità del rotore. | I picchi nella forza di supporto FRF coincidono con le modalità di flessione/torsione del rotore. |
| Set modale del rotore con forme (flessione/torsione) e ipotesi di smorzamento | Prova FE/modale solo rotore o rotore+albero | È necessario ricorrere alla partecipazione delle forme modali per spiegare quali toni si irradiano. | Il tracciamento dell'ordine mostra un picco di tono vicino alle frequenze proprie del rotore. |
| Mappatura FRF del dente → FRF dell'onda quando si è in modalità test | Eccitare i denti, misurare la risposta dell'alloggiamento, convertire in base d'onda | Consente di proiettare le forze operative sulle onde strutturali, quindi sulle modalità. | Wave FRF offre un vantaggio nell'estrazione modale senza richiedere tutti i dettagli FE |
Quella tabella è tutto il gioco. Non tutte le righe sono necessarie ogni volta, ma quando un collegamento è contestato, la riga mancante è solitamente quella che risolverebbe la questione.
Considera la "corrispondenza" come un filtro, non come una prova.
Si cerca una componente di forza alla frequenza ( f_k ) con numero d'onda circonferenziale ( r_k ). Si cerca una modalità del rotore con frequenza naturale vicina a ( f_k ) e un ordine circonferenziale compatibile (diametro nodale / lobi) che possa accettare ( r_k ). A volte l'etichetta della modalità del rotore è o Dialetto diverso, stessa idea.
Se si ignora l'ordine spaziale, si correlerà il tono a 2,9 kHz alla modalità dello statore più vicina. Se si mantiene l'ordine spaziale, si noterà che il tono è selettivo riguardo al punto in cui si irradia, dove viene rilevato e quale direzione lo rileva per prima.
Il tracciamento degli ordini può fare molto senza quasi alcuna modellizzazione. Il rapporto della NASA sulle vibrazioni dei rotori utilizza la relazione fondamentale tra le frequenze elettriche. e segna le armoniche; i picchi che si raggruppano attorno alla frequenza propria del rotore seguendo un ordine armonico elettrico sono un forte indizio che l'eccitazione EM sta alimentando una risonanza del rotore.
I concetti relativi alla FRF dei denti sono anche più scalabili di quanto si creda. L'approccio adottato nel documento ISMA, che consiste nel caratterizzare la risposta strutturale eccitando i denti dello statore, convertire la FRF dei denti in FRF delle onde e quindi analizzare le onde di sollecitazione rotanti di Maxwell, rende misurabile l'"ordine spaziale", anziché limitarlo alla simulazione. Si discute persino di un'estensione verso il concetto di FRF del rotore, dove la responsabilità della modalità del rotore smette di essere speculativa.
I dati relativi al motore "Scorpion" della NASA sono un caso chiaro perché indicano le modalità del rotore e mostrano l'acustica. La radiazione acustica di picco si attesta intorno ai 3000 Hz; raggiunge il picco a velocità specifiche del motore (6292 e 6441 giri/min in quel rapporto), il picco corrisponde alla quarta armonica elettrica a quelle velocità e il tono è in linea con la modalità del rotore ((2,1)) dalla FEA (con frequenza sperimentale vicina). Si tratta di un incontro pubblico tra "forza dente/EM" e "risonanza del rotore", con numeri.
Se il contenuto del vostro concorrente si ferma a "le vibrazioni dello statore causano rumore", questo è il capitolo mancante: la forza può essere elettromagnetica e comunque essere convogliata attraverso le modalità del rotore, con modelli di direttività e delta da sensore a sensore che una storia incentrata solo sullo statore non può eguagliare.
Se il collegamento è "l'armonica forzata esiste" → "la modalità del rotore la accetta" → "il percorso del cuscinetto la trasmette", allora si hanno tre leve e mescolarle alla cieca fa perdere tempo.
È possibile ridurre il contenuto armonico nelle forze sui denti. Le scelte relative alle fessure/ai poli e gli effetti di modulazione dei denti modificano la presenza e l'intensità delle armoniche; un recente studio sui motori PMSM confronta esplicitamente il numero di fessure e mostra che le principali componenti armoniche sono allineate con le frequenze naturali nei risultati NVH, che sono sostanzialmente una mappa di risonanza mascherata.
È possibile spostare la modalità del rotore. Rigidità, distribuzione della massa, partecipazione dell'end-bell: qualsiasi cosa modifichi la frequenza propria o lo smorzamento del rotore funziona quando l'ordine di eccitazione è difficile da eliminare. Il rapporto della NASA si basa proprio su questa logica: il picco di radiazione si verifica quando le velocità operative eccitano le modalità di risonanza del rotore.
È possibile indebolire il percorso di trasmissione. I cuscinetti e i supporti non sono neutri; determinano se le vibrazioni del rotore si manifestano sulle superfici radiante. E quando il driver principale è un contenuto di tipo UMP, è bene ricordare che l'UMP è sensibile alle interazioni armoniche guidate dall'eccentricità; Burakov osserva inoltre che i percorsi paralleli e gli effetti della gabbia del rotore possono ridurre l'UMP in alcune configurazioni, il che rappresenta una leva "di percorso" dal punto di vista elettromagnetico e circuitale di cui spesso si dimentica l'esistenza.
| Ciò che osservi | Cosa spesso implica riguardo a r | Probabilità di coinvolgimento del rotore | Cosa controllare per primo |
|---|---|---|---|
| Un tono traccia un ordine armonico elettrico attraverso la velocità, quindi raggiunge un picco massimo in una banda di velocità ristretta. | L'ordine spaziale è compatibile con una modalità strutturale specifica, non semplicemente con "qualsiasi cosa". | Elevato se il picco è allineato con una frequenza propria del rotore e mostra sensibilità al cuscinetto | Sovrapponi gli ordini armonici elettrici alle frequenze modali del rotore e alle FRF dei cuscinetti |
| Una forte vibrazione laterale simile a 1× si manifesta in condizioni in cui è escluso uno squilibrio meccanico. | r = 1 È presente contenuto (simile a UMP) | Elevato perché i carichi UMP agiscono direttamente sulla dinamica del rotore/cuscinetto | Calcolare/stimare il vettore della forza EM laterale netta e confrontare la fase con il movimento dell'albero |
| Il rumore cambia quando cambia la strategia di skew/segmentazione, mentre le metriche della forza radiale rimangono pressoché invariate. | La struttura della forza tangenziale sta cambiando, non solo quella radiale | Da medio ad alto se le modalità torsionali sono vicine al tono | Scomporre le matrici delle forze radiali rispetto a quelle tangenziali e correlare con la risposta torsionale |
| L'accelerazione della superficie dell'alloggiamento è modesta, ma i microfoni adiacenti alla campana terminale o all'albero rilevano un tono acuto. | La superficie radiante è collegata alla partecipazione della struttura del rotore/estremità. | Elevata, specialmente con radiazione direzionale | Confronta la direttività acustica / sensibilità del posizionamento del sensore rispetto alle forme modali |
Un'ultima osservazione, perché consente di risparmiare settimane di lavoro: se lo spettro di forza e il database modale non condividono lo stesso linguaggio spaziale, il "collegamento" apparirà casuale. Non è casuale. È etichettato in modo errato. Trasportate ( f ) e ( r ), mantenete la fase e rendete i cuscinetti parte integrante della storia fin dall'inizio.
Per velocizzare il progetto, è possibile etichettare le pile di laminazione con dettagli quali tolleranza, materiale, finitura superficiale, se è necessario o meno un isolamento ossidato, quantitàe altro ancora.
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