يمكن تقسيم ضوضاء المحركات إلى ثلاث فئات: مصادر الضوضاء الديناميكية الهوائية، والميكانيكية، والكهرومغناطيسية. في السنوات الأخيرة، ازداد الاهتمام بتأثير مصادر الضوضاء الكهرومغناطيسية. ويعود ذلك أساسًا إلى سببين:
(أ) بالنسبة للمحركات الصغيرة والمتوسطة الحجم، وخاصة تلك المصنفة بأقل من 1.5 كيلو وات، تهيمن الضوضاء الكهرومغناطيسية على المجال الصوتي.
(ب) هذا النوع من الضوضاء يرجع في المقام الأول إلى صعوبة تغيير الخصائص المغناطيسية للمحرك بعد تصنيعه.
في الدراسات السابقة، تم استكشاف تأثير العوامل المختلفة على ضوضاء المحرك على نطاق واسع، مثل تأثير تيار تعديل عرض النبضة على سلوك الضوضاء الصوتية لمحركات التزامن المغناطيسية الدائمة الداخلية؛ تأثير اللفات وإطارات الآلات والتشريب على تردد رنين الجزء الثابت؛ تأثير ضغط تثبيت القلب، اللفات، الأوتاد، ملفات تعريف الأسنان، درجة الحرارة، وما إلى ذلك على سلوك الاهتزاز للأجزاء الثابتة لأنواع مختلفة من المحركات.
مع ذلك، لم يُدرَس تأثير صفائح قلب الجزء الثابت على سلوك اهتزاز المحرك بشكل كامل، على الرغم من أن تثبيت الصفائح معروف بزيادة صلابة القلب، وقد يعمل في بعض الحالات كمخمد للاهتزازات. تُنمذج معظم الدراسات قلب الجزء الثابت كنواة أسطوانية سميكة وموحدة لتقليل تعقيد النمذجة والعبء الحسابي.
قام باحثون في جامعة ماكجيل وفريقهم بتحليل عدد كبير من عينات المحركات للتحقيق في آثار نوى الجزء الثابت المصفحة وغير المصفحة على ضوضاء المحرك. أنشأوا نماذج CAD بناءً على الهندسة المقاسة وخصائص المواد للمحركات الفعلية، باستخدام محرك متزامن داخلي دائم المغناطيس (IPMSM) رباعي الأقطاب و12 فتحة كنموذج مرجعي. تمت نمذجة نواة الجزء الثابت المصفحة باستخدام صندوق أدوات النموذج المصفح في Simcenter 3D، والذي يحدد المعلمات وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة، بما في ذلك معامل التخميد وطريقة التصفيح وتسامح الطبقات البينية والقص والإجهاد الطبيعي للمادة اللاصقة. لتقييم الضوضاء الصوتية المنبعثة من المحرك بدقة، طوروا نموذجًا صوتيًا فعالًا يسمح بالاقتران بين الجزء الثابت والسائل، ونمذجة السائل الصوتي المحيط بهيكل الجزء الثابت الحالي وتحليل المجال الصوتي حول محرك IPM.
الشكل 1. (أ) نموذج كهرومغناطيسي ثنائي الأبعاد. (ب) نطاق التباين لمتغيرات التصميم في مساحة التصميم بأكملها.
لاحظ الباحثون أن أوضاع الاهتزاز في قلب الجزء الثابت الرقائقي لها ترددات رنين أقل من قلب الجزء الثابت غير الرقائقي لنفس هندسة المحرك؛ وعلى الرغم من الرنين المتكرر أثناء التشغيل، كان مستوى ضغط الصوت لتصميم محرك قلب الجزء الثابت الرقائقي أقل من المتوقع؛ تشير قيمة معامل الارتباط التي تتجاوز 0.9 إلى أنه من خلال الاعتماد على نموذج بديل لتقدير مستوى ضغط الصوت في قلب الجزء الثابت الصلب المكافئ بدقة، يمكن تقليل التكلفة الحسابية لنمذجة الأجزاء الثابتة الرقائقية للدراسات الصوتية.
الشكل 2 مستويات ضغط الصوت لعينات قلب الجزء الثابت الرقائقي وغير الرقائقي لمحرك IPM رباعي الأقطاب و12 فتحة
الشكل 3 توزيع معامل ارتباط سبيرمان للأجزاء الثابتة المصفحة وغير المصفحة من 500 دورة في الدقيقة إلى 3000 دورة في الدقيقة
