Tiếng ồn động cơ có thể được chia thành ba loại: nguồn tiếng ồn khí động học, cơ học và điện từ. Trong những năm gần đây, mọi người ngày càng chú ý đến tác động của các nguồn tiếng ồn điện từ. Điều này chủ yếu là do hai lý do:

(a) Đối với động cơ cỡ nhỏ và trung bình, đặc biệt là những động cơ có công suất định mức dưới 1.5kW, tiếng ồn điện từ chiếm ưu thế trong trường âm thanh.

(b) Loại tiếng ồn này chủ yếu là do khó thay đổi tính chất từ ​​của động cơ sau khi sản xuất.

Trong các nghiên cứu trước đây, ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau đến tiếng ồn của động cơ đã được khám phá rộng rãi, chẳng hạn như ảnh hưởng của dòng điều chế độ rộng xung đến hành vi tiếng ồn âm thanh của bộ truyền động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu bên trong; ảnh hưởng của cuộn dây, khung máy và quá trình tẩm đến tần số cộng hưởng của stato; ảnh hưởng của áp suất kẹp lõi, cuộn dây, nêm, biên dạng răng, nhiệt độ, v.v. đến hành vi rung của stato của các loại động cơ khác nhau.

Tuy nhiên, tác động của các lớp lõi stato lên hành vi rung động của động cơ vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ, mặc dù việc kẹp các lớp lõi được biết là làm tăng độ cứng của lõi và trong một số trường hợp, thậm chí có thể hoạt động như một bộ giảm chấn rung. Hầu hết các nghiên cứu đều mô hình hóa lõi stato như một lõi hình trụ dày, đồng nhất để giảm độ phức tạp của mô hình và gánh nặng tính toán.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học McGill và nhóm của họ đã phân tích một số lượng lớn các mẫu động cơ để nghiên cứu ảnh hưởng của lõi stato nhiều lớp và không nhiều lớp đến tiếng ồn của động cơ. Họ đã tạo ra các mô hình CAD dựa trên hình học đã đo được và các đặc tính vật liệu của động cơ thực tế, sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu bên trong 4 cực, 12 khe cắm (IPMSM) làm mô hình tham chiếu. Lõi stato nhiều lớp được mô hình hóa bằng Hộp công cụ Mô hình Nhiều lớp trong Simcenter 3D, nơi thiết lập các thông số theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, bao gồm hệ số giảm chấn, phương pháp cán mỏng, dung sai lớp xen kẽ, ứng suất cắt và ứng suất pháp tuyến của chất kết dính. Để đánh giá chính xác tiếng ồn âm thanh phát ra từ động cơ, họ đã phát triển một mô hình âm thanh hiệu quả cho phép ghép nối giữa stato và chất lỏng, mô hình hóa chất lỏng âm thanh bao quanh cấu trúc stato hiện có và phân tích trường âm thanh xung quanh động cơ IPM.

Hình 1. (a) Mô hình điện từ hai chiều. (b) Phạm vi biến thiên của các biến thiết kế trong toàn bộ không gian thiết kế.

Các nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng chế độ rung của lõi stato nhiều lớp có tần số cộng hưởng thấp hơn lõi stato không nhiều lớp có cùng hình dạng động cơ; mặc dù thường xuyên xảy ra cộng hưởng trong quá trình vận hành, mức áp suất âm thanh của thiết kế động cơ lõi stato nhiều lớp thấp hơn dự kiến; giá trị hệ số tương quan vượt quá 0.9 cho thấy rằng bằng cách dựa vào mô hình thay thế để ước tính chính xác mức áp suất âm thanh của lõi stato rắn tương đương, chi phí tính toán để mô hình hóa stato nhiều lớp cho các nghiên cứu âm học có thể được giảm bớt.

Hình 2 Mức áp suất âm thanh của các mẫu lõi stato nhiều lớp và không nhiều lớp của động cơ IPM 4 cực, 12 khe

Hình 3 Phân bố hệ số tương quan Spearman của stato nhiều lớp và không nhiều lớp từ 500 vòng/phút đến 3000 vòng/phút