Der Lärm von Elektromotoren lässt sich in drei Kategorien einteilen: aerodynamische, mechanische und elektromagnetische Lärmquellen. In den letzten Jahren wurde den Auswirkungen elektromagnetischer Lärmquellen zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt. Dies hat hauptsächlich zwei Gründe: (a) Bei kleinen und mittelgroßen Motoren, insbesondere bei Motoren mit einer Leistung unter 1,5 kW, dominiert elektromagnetisches Rauschen das akustische Feld; (b) Diese Art von Lärm ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass sich die magnetischen Eigenschaften des Motors nach der Herstellung nur schwer ändern lassen.
In früheren Studien wurde der Einfluss verschiedener Faktoren auf das Motorgeräusch umfassend untersucht, beispielsweise der Effekt des Pulsweitenmodulationsstroms auf das akustische Geräuschverhalten von Synchronmotorantrieben mit internen Permanentmagneten, der Effekt von Wicklungen, Rahmen und Imprägnierung auf die Statorresonanzfrequenz sowie der Effekt von Kernklemmdruck, Wicklungen, Keilen, Zahnform, Temperatur usw. auf das Vibrationsverhalten des Stators verschiedener Motortypen.
Der Einfluss der Statorkernbleche auf das Schwingungsverhalten des Motors ist jedoch noch nicht vollständig untersucht, obwohl bekannt ist, dass die Klemmung der Bleche die Steifigkeit des Kerns erhöhen und in manchen Fällen sogar als Stoßdämpfer wirken kann. Die meisten Studien modellieren den Statorkern als dicken, gleichmäßigen Zylinderkern, um die Modellierungskomplexität und den Rechenaufwand zu reduzieren.
Der Forscher Issah Ibrahim von der McGill University und sein Team untersuchten die Auswirkungen von laminierten und nicht laminierten Statorkernen auf das Motorgeräusch, indem sie eine große Zahl von Motorproben analysierten. Sie erstellten CAD-Modelle anhand der gemessenen geometrischen Abmessungen und Materialeigenschaften des tatsächlichen Motors, wobei das Referenzmodell ein 4-poliger, 12-Nut-Permanentmagnet-Synchronmotor (IPMSM) war. Die Modellierung des laminierten Statorkerns wurde mithilfe der Laminated Model Toolbox in Simcenter 3D durchgeführt, die gemäß den Herstellerangaben eingestellt wurde, einschließlich Parametern wie Dämpfungskoeffizient, Laminierungsmethode, Zwischenschichttoleranz sowie Scher- und Normalspannung des Klebstoffs. Um das vom Motor abgegebene akustische Geräusch genau zu bewerten, entwickelten sie ein effizientes Akustikmodell, das eine Kopplung zwischen Stator und Flüssigkeit ermöglicht, indem es die akustische Flüssigkeit um die vorhandene Statorstruktur herum modelliert, um das akustische Feld um den IPM-Motor zu analysieren.
Die Forscher stellten fest, dass die Schwingungsmodi des lamellierten Statorkerns im Vergleich zum nicht lamellierten Statorkern der gleichen Motorgeometrie niedrigere Resonanzfrequenzen aufweisen. Trotz häufiger Resonanzen während des Betriebs war der Schalldruckpegel des Motordesigns mit lamelliertem Statorkern niedriger als erwartet. Der Korrelationskoeffizientenwert von über 0,9 weist darauf hin, dass der Rechenaufwand für die Modellierung lamellierter Statoren für akustische Studien reduziert werden kann, indem man sich auf ein Ersatzmodell verlässt, um den Schalldruckpegel des entsprechenden massiven Statorkerns genau zu schätzen.
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