Acoustic noise and vibration reduction on switched reluctance machines through hole placement in stator/rotor laminations
Anahtarlamalı relüktans motorlarda stator ve rotora hava boşluklakları ekleyerek akustik gürültü ve titreşimin azaltılması
- Tez No: 990898
- Danışmanlar: PROF. DR. YILMAZ SÖZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The Unıversıty Of Akron
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Anahtarlamalı relüktans motorları (SRM'ler), basit ve sağlam yapıları nedeniyle çok sayıda uygulamada kullanılmaktadır. Mekanik ve termal olarak dayanıklı olmalarının yanı sıra, yüksek tork yoğunluğu, verim ve güvenilirlik gibi özellikleri, hata toleranslı yapıları ve düşük üretim maliyetleri ile birleştiğinde SRM'leri oldukça cazip hale getirmektedir. SRM'ler çift çıkıntılı kutuplu motorlardır. Stator, basit yoğunlaştırılmış uyartım sargılarına sahiptir ve rotorda herhangi bir sargı ya da mıknatıs bulunmamaktadır. SRM'lerin birçok özelliği ve avantajı olmasına rağmen, yüksek tork dalgalanması, titreşim ve akustik gürültü bu makinelerin başlıca dezavantajlarıdır. SRM'lerde titreşim ve akustik gürültü esas olarak radyal kuvvetlerden kaynaklanmaktadır. Radyal kuvvetler stator gövdesinde deformasyona neden olur ve bu durum titreşimlere ve dolayısıyla gövde deformasyonuna yol açar. Bu titreşimler motor gövdesinin doğal frekansları ile rezonansa girdiğinde, salınım ve deformasyon genlikleri artar. Sonuç olarak akustik gürültü önemli ölçüde yükselir. SRM'lerin titreşim ve akustik gürültü problemi yıllar boyunca kapsamlı şekilde araştırılmış ve bunların azaltılmasına yönelik motor yapısında ve motor kontrolünde çeşitli değişikliklere dayalı yöntemler rapor edilmiştir. Bu tez tasarım perspektifinden akustik gürültü azaltma tekniklerine odaklandığından, motor yapısındaki değişikliklere dayalı akustik gürültü ve titreşim azaltma yöntemleri incelenmiştir. Mevcut yöntemler genellikle radyal kuvvetin azaltılması, motorun doğal frekanslarının değiştirilmesi ve stator sönümleme etkisinin iyileştirilmesine odaklanmaktadır. Bu faktörlerden birinin iyileştirilmesi diğerlerini de olumlu yönde etkilese de, önceki çalışmaların çoğu tek bir faktöre odaklanmaktadır. Bu tezde, yeni bir titreşim ve akustik gürültü azaltma yöntemi önerilmektedir. Bu yöntem, statorda radyal kuvvet azaltımı ile sönümleme iyileştirmesini birlikte ele almaktadır. Radyal kuvvet, rotor ve stator kutuplarına dikdörtgen pencereler eklenerek azaltılmıştır; bu da stator deformasyonunun azalmasına yol açmaktadır. Ayrıca, elmas şeklinde hava boşlukları olan sönümleme elemanları stator arka demirine yerleştirilmiştir. Eleman sayısı, boyutu, elemanlar arasındaki mesafe ve stator dış yüzeyinden ilk hava boşluğuna olan mesafe, minimum stator deformasyonu ve dolayısıyla minimum akustik gürültü elde edecek şekilde ayarlanmıştır. Analizler 2B/3B elektromanyetik ve mekanik sonlu eleman analizleri (SEA) ile titreşim analiz araçları kullanılarak gerçekleştirilmiş ve akustik gürültü başarılı bir şekilde azaltılmıştır.
Özet (Çeviri)
Switched reluctance motors (SRMs) are used in numerous applications due to their simple and robust structure. In addition to being mechanically and thermally robust, features such as high torque density, efficiency, and reliability, coupled with their fault tolerant structure and low manufacturing cost make SRMs quite attractive. SRMs are double salient pole motors. The stator has simple concentrated excitation windings, and there is no winding or magnet on the rotor. Although SRMs have many features and advantages, large torque ripple, vibration, and acoustic noise are the major disadvantages of these machines. The vibration and acoustic noise of SRMs are mainly generated by the radial forces. The radial forces cause deformation on the stator yoke, which results in vibrations and consequently, frame deformation. When these vibrations resonate with the motor body's natural frequencies, the amplitude of the oscillations and the deformations are intensified. Hence, the acoustic noise increases significantly. The vibration and acoustic noise of SRMs have been deeply investigated throughout the years, and various methods are reported based on modifications on the motor structure and motor control for reducing them. Since this thesis is focused on the acoustic noise reduction techniques from the design perspective, the acoustic noise and vibration mitigation techniques based on the motor structure modifications are investigated. Existing methods are focused on the radial force reduction, motor natural frequency manipulation, and stator damping effect improvement. Although, improving one of these factors also improves the others, most previous studies focus on a single factor. In this thesis, a new vibration and acoustic noise mitigation method is proposed. This method combines the radial force reduction and damping improvement on the stator. The radial force is reduced by introducing rectangular windows on the rotor and the stator poles, which result in a reduction on the stator deformation. In addition, damping elements that are diamond shaped air gaps are inserted into the stator back iron. The number, size, the distance between the elements, and the distance from the stator outer surface to the first air gap are adjusted to achieve the minimum stator deformation and consequently, the minimum acoustic noise. Analyses are performed with 2D/3D electromagnetic and mechanical finite element (FEAs) and vibration analyses tools, and the acoustic noise is reduced successfully.
Benzer Tezler
- Interior structure borne noise reduction in a heavy truck cabin using panel acoustic contribution analysis
Panel akustik katkı analizi yöntemi kullanılarak bir ağır ticari kamyonun kabin içi yapısal kaynaklı gürültü seviyesinin azaltılması
MEHMET ERCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET GÜNEY
YRD. DOÇ. DR. AYHAN KURAL
- Gürültüyü azaltan ve piezoelektrik etki ile enerji hasat eden Helmholtz rezonatörü tasarımı ve analizi
Design and analysis of Helmholtz resonator that reduces noise and harvests energy with piezoelectric effect
ALİ ÖZERMİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖZDE SARI
- A numerical and experimental approach to implement active vibration control for complex structures: A demonstration on a vehicle
Nümerik ve deneysel yöntemlerle karmaşık paneller üzerinde aktif titreşim kontrolü uygulaması: Araç seviyesinde gösterimi
EGEMEN AŞKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA İPEK BAŞDOĞAN
- Araçlarda bir kalite metriği olarak kabin hava kaçağı ve kabin içi gürültü seviyesine etkisi
Vehicle body air leakage as a quality metric and its effect on cabin interior noise performance
CİHAN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AHMET GÜNEY
- Vibro-acoustic analysis and improvement of refrigerators with different types
Farklı tip buzdolaplarının vibro-akustik analizi ve iyileştirilmesi
BİRCAN DEMİRTEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE SAİDE SARIGÜL