電機的噪聲可分為三類：空氣動力學、機械和電磁噪聲源，而近年來人們越來越關(guān)注電磁噪聲源帶來的影響，這主要有兩個原因：(a)中小型電機，特別是電機額定低于1.5kW以下，電磁源噪聲主導聲場；(b)這種類型的噪聲主要是由于一旦電機制造完成其磁特性很難改變。

在以往的研究中，各種因素對電機噪聲的影響已被廣泛探索，如脈寬調(diào)制電流對內(nèi)部永磁同步電機驅(qū)動器的聲噪聲行為的影響；繞組、機框和浸漬對定子諧振頻率的影響；鐵心夾緊壓力、繞組、楔子、齒形、溫度等對不同類型電機定子振動行為的影響等。

然而，在定子鐵心疊片方面，對電動機振動行為的影響并未得到充分研究，盡管已知層片的夾持可以增加鐵心的剛度，甚至在某些情況下，它們可能起到減震器的作用。大多數(shù)研究將定子鐵心建模為一個厚實均勻的圓柱形鐵心，以減少建模復雜性和計算負擔。

麥吉爾大學的研究人員Issah Ibrahim 及其團隊通過分析大量電機樣本，研究了層壓和非層壓定子鐵心對電機噪聲的影響。他們基于實際電機的測得幾何尺寸和材料性質(zhì)建立CAD模型，參考模型為4極12槽內(nèi)置永磁同步電機（IPMSM）。層壓定子鐵心的建模是通過Simcenter 3D中的層壓模型工具箱完成的，該工具箱根據(jù)制造商的規(guī)格，包括阻尼系數(shù)、層壓方式、層間許可、以及膠合劑的剪切和正應力等參數(shù)進行了設(shè)定。為了準確評估電機發(fā)出的聲學噪聲，他們開發(fā)了一個高效的聲學模型，允許定子與流體之間的耦合，對現(xiàn)有定子結(jié)構(gòu)周圍的聲學流體進行建模分析IPM電機周圍的聲學場。

圖1(a)二維電磁模型 (b)設(shè)計變量在整個設(shè)計空間中的變化范圍

研究人員觀察到層壓定子鐵心的振動模式相對于相同電機幾何結(jié)構(gòu)的非層壓定子鐵心具有更低的共振頻率；盡管在操作過程中頻繁出現(xiàn)共振，但層壓定子鐵心電機設(shè)計的聲壓級低于預期；相關(guān)系數(shù)值超過0.9表明，通過依賴代理模型準確估計等效固態(tài)定子鐵心的聲壓級，可以降低建模層壓定子用于聲學研究的計算成本。

圖2 4極12插槽IPM電機的層壓和非層壓定子鐵心樣品的聲壓級

圖3 層壓和非層壓定子從500RPM到3000RPM的Spearman相關(guān)系數(shù)分布

審核編輯：劉清