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，如脈寬調制電流對內(nèi)部永磁同步電機驅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)有定子結構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)設計變量在整個設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構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計的聲壓級低于預期；相關系數(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相關系數(shù)分布

審核編輯：劉清