Tại sao phải giải quyết tiếng ồn? Chuyển sang động cơ BLDC im lặng

Động cơ ồn ào có thể thay đổi cảm giác của sản phẩm. Tôi nhận thấy nó ở những chiếc máy lọc không khí đặt cạnh giường, những chiếc quạt làm mát dùng trong văn phòng và những chiếc máy bơm nhỏ được lắp đặt gần khu vực sinh hoạt. Máy có thể hoạt động như mong đợi nhưng âm thanh lại khiến người ta tắt máy, di chuyển hoặc sử dụng ít thời gian hơn. Đối với nhiều nhóm sản phẩm, tiếng ồn của động cơ không chỉ là vấn đề mang lại sự thoải mái. Nó có thể ảnh hưởng đến sự hài lòng của người dùng, vị trí sản phẩm và chất lượng cảm nhận. Động cơ BLDC cung cấp một giải pháp thiết thực để giảm một số nguồn tiếng ồn phổ biến trong khi vẫn duy trì khả năng kiểm soát tốc độ ổn định. Chúng không làm cho mọi hệ thống im lặng và âm thanh cuối cùng phụ thuộc vào thiết kế đầy đủ. Tuy nhiên, chúng giúp các kỹ sư có nhiều quyền kiểm soát hơn đối với các bộ phận tạo ra tiếng ồn không mong muốn. Động cơ BLDC sử dụng chuyển mạch điện tử thay vì cọ xát với cổ góp. Điều này loại bỏ ma sát của bàn chải và giảm một nguồn âm thanh cơ học. Động cơ cũng có thể chạy với khả năng kiểm soát tốc độ mượt mà hơn, giúp hạn chế sự thay đổi độ rung đột ngột. Kết quả phụ thuộc vào nhiều thứ hơn là bản thân động cơ. Hình dạng quạt, chất lượng vòng bi, kết cấu vỏ, phương pháp lắp đặt và cài đặt điều khiển đều ảnh hưởng đến âm thanh mà người dùng nghe thấy. Tôi thường nhìn vào tiếng ồn của động cơ qua ba câu hỏi thực tế: - Âm thanh phát ra từ đâu? - Ở tốc độ nào thì nó trở nên đáng chú ý? - Mức độ ồn nào phù hợp với mục đích sử dụng sản phẩm? Tiếng ồn cơ học là một phần của vấn đề. Vòng bi, trục mất cân bằng, các bộ phận lỏng lẻo và căn chỉnh kém có thể tạo ra tiếng lách cách, tiếng ồn hoặc rung. Động cơ BLDC có vòng bi phù hợp và các bộ phận quay cân bằng có thể giúp giảm thiểu những vấn đề này. Tiếng ồn điện cũng có thể được nghe dưới dạng âm cao. Nó có thể đến từ phương pháp chuyển mạch, tần số chuyển mạch hoặc cài đặt điều khiển động cơ. Một số sản phẩm sử dụng điều khiển theo hướng hình sin hoặc theo trường để tạo ra những thay đổi dòng điện mượt mà hơn. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào động cơ, bộ điều khiển, tải và mục tiêu chi phí. Một ví dụ phổ biến là máy lọc không khí trong phòng ngủ. Ở tốc độ quạt thấp, người dùng có thể chấp nhận âm thanh luồng khí nhẹ. Âm thanh sắc nét của điện có thể gây cảm giác khó chịu hơn, ngay cả khi mức âm thanh đo được không cao lắm. Cấu hình điều khiển BLDC mượt mà hơn có thể làm cho âm thanh ít được chú ý hơn. Cánh quạt và đường dẫn khí vẫn cần được chú ý vì sự nhiễu loạn của luồng không khí có thể vẫn là nguồn gây tiếng ồn chính. Đối với quạt làm mát văn phòng, độ ổn định của tốc độ cũng rất quan trọng. Nếu động cơ thay đổi tốc độ liên tục, người nghe có thể nhận thấy âm thanh đập. Bộ điều khiển có phản hồi ổn định có thể giúp duy trì tốc độ quay đều hơn. Điều này hỗ trợ cấu hình âm thanh êm dịu hơn trong thời gian dài hoạt động. Khi tôi chọn động cơ BLDC cho sản phẩm có độ ồn thấp, tôi sẽ xem xét hệ thống theo một số bước. Tôi bắt đầu với môi trường hoạt động. Động cơ cho thiết bị trong phòng ngủ có thể cần mục tiêu tiếng ồn khác với mục tiêu được sử dụng bên trong máy xưởng. Tôi kiểm tra khoảng cách giữa sản phẩm và người dùng, số giờ hoạt động dự kiến ​​và liệu sản phẩm có chạy trong thời gian yên tĩnh hay không. Sau đó tôi xác định phạm vi tốc độ và tải. Động cơ có thể phát ra âm thanh mượt mà ở tốc độ này và to hơn ở tốc độ khác. Chỉ kiểm tra ở tốc độ định mức có thể che giấu các vấn đề xuất hiện trong quá trình khởi động, vận hành ở tốc độ thấp hoặc thay đổi tải đột ngột. Tiếp theo, tôi kiểm tra phương pháp điều khiển. Điều khiển không cảm biến có thể hỗ trợ thiết kế nhỏ gọn, trong khi cảm biến Hall có thể cung cấp phản hồi vị trí rôto hữu ích ở tốc độ thấp hơn. Bộ điều khiển phải phù hợp với đặc tính điện của động cơ và nhu cầu đáp ứng của sản phẩm. Thiết kế cơ khí cũng nhận được sự quan tâm tương tự. Giá đỡ mềm có thể làm giảm rung động truyền đến vỏ, nhưng giá đỡ quá linh hoạt có thể tạo ra các vấn đề về chuyển động hoặc căn chỉnh. Quạt, máy bơm hoặc bánh răng kết nối với động cơ cũng phải được cân bằng và lắp đúng cách. Tôi đo âm thanh trong những điều kiện lặp lại. Kích thước phòng, tiếng ồn xung quanh, vị trí micrô, tải động cơ và tốc độ đều ảnh hưởng đến kết quả. Một bài kiểm tra nghe đơn giản có thể cho thấy giọng điệu khó chịu nhưng việc đo lường giúp nhóm so sánh các thiết kế khác nhau mà ít phải phỏng đoán hơn. Lựa chọn động cơ có độ ồn thấp cũng có thể hỗ trợ quản lý năng lượng. Động cơ BLDC thường hoạt động với bộ điều khiển tốc độ điện tử nên sản phẩm có thể điều chỉnh đầu ra thay vì chạy ở một tốc độ cố định. Máy lọc không khí có thể sử dụng tốc độ thấp hơn khi chất lượng không khí ổn định. Hệ thống làm mát có thể giảm tốc độ quạt khi nhiệt độ đạt đến phạm vi cài đặt. Tốc độ thấp hơn có thể giảm cả mức sử dụng âm thanh và điện năng, tùy thuộc vào thiết kế hệ thống. Có những giới hạn cần ghi nhớ. Động cơ BLDC không loại bỏ tiếng ồn từ luồng không khí, bánh răng, máy bơm hoặc vỏ sản phẩm. Bộ điều khiển kém có thể tạo ra âm thanh nghe được. Vòng bi bị hư hỏng có thể phát ra tiếng ồn theo thời gian. Động cơ có phạm vi mô-men xoắn sai có thể rung khi tải thay đổi. Đây là lý do tại sao tôi thích đánh giá động cơ như một phần của sản phẩm hoàn chỉnh. Một động cơ chạy êm được lắp đặt trong một vỏ được thiết kế kém có thể không tạo ra một thiết bị chạy êm. Một động cơ phù hợp, khả năng điều khiển ổn định, tải trọng cân bằng và việc lắp đặt cẩn thận cần phải phối hợp với nhau. Đối với người mua, yêu cầu thông số kỹ thuật hữu ích có thể bao gồm: - Tốc độ định mức và phạm vi tốc độ vận hành - Dữ liệu tải và mô-men xoắn của động cơ - Loại vòng bi - Phương pháp điều khiển - Thông tin kiểm tra độ rung - Điều kiện đo âm thanh - Hoạt động khởi động - Môi trường sử dụng dự kiến ​​Cụm từ “động cơ êm” cần có ngữ cảnh. Hỏi âm thanh được đo như thế nào, ở khoảng cách nào, dưới mức tải nào và ở tốc độ nào. Một sản phẩm được thử nghiệm trong phòng yên tĩnh có thể cho kết quả khác sau khi lắp đặt bên trong vỏ kim loại hoặc cạnh ống dẫn quạt. Quan điểm của tôi rất đơn giản: việc kiểm soát tiếng ồn nên bắt đầu trong quá trình lập kế hoạch sản phẩm, chứ không phải sau khi nguyên mẫu hoàn thiện bắt đầu kêu vo vo. Động cơ BLDC cung cấp cho các nhà thiết kế một nền tảng hữu ích vì chúng loại bỏ tiếp xúc với chổi than và cho phép điều khiển điện tử chi tiết. Kết quả cuối cùng vẫn đến từ hệ thống hoàn chỉnh. Khi động cơ, bộ điều khiển, vòng bi, bộ phận quay và vỏ được chọn thành một nhóm, người dùng có nhiều khả năng chú ý đến luồng khí, khả năng làm mát hoặc chức năng thay vì chính động cơ.

Một động cơ có thể thực hiện tốt công việc của mình nhưng vẫn tạo ra một vấn đề hàng ngày: tiếng ồn. Trong quạt phòng ngủ, thiết bị y tế, máy lọc không khí, máy bơm trong phòng thí nghiệm hoặc hệ thống làm mát văn phòng, tiếng ồn của động cơ có thể ảnh hưởng đến sự thoải mái và tập trung. Động cơ chổi than truyền thống cũng có thể cần bảo trì nhiều hơn vì chổi than và cổ góp của chúng bị mòn trong quá trình vận hành. Động cơ BLDC im lặng mang lại giải pháp thiết thực để giảm bớt những lo ngại này. Họ sử dụng chuyển mạch điện tử thay vì chổi than cơ học, giúp giảm ma sát, phóng điện và âm thanh tạo ra khi tiếp xúc với chổi than. Bản thân động cơ chỉ là một phần của kết quả. Tôi cũng xem xét phương pháp điều khiển, cân bằng quạt hoặc bơm, cấu trúc lắp đặt và tốc độ vận hành trước khi quyết định liệu động cơ BLDC có thể đáp ứng mục tiêu về tiếng ồn hay không. Tại sao tiếng ồn động cơ lại quan trọng Tôi nhận thấy tiếng ồn động cơ nhiều nhất khi thiết bị chạy trong thời gian dài. Quạt trần có thể được sử dụng suốt đêm. Máy lọc không khí có thể hoạt động trong phòng ngủ hoặc phòng học. Máy bơm y tế có thể hoạt động gần bệnh nhân và nhân viên. Một chiếc quạt làm mát bên trong các thiết bị văn phòng có thể chạy bên cạnh con người hàng giờ liền. Âm thanh tăng lên một chút có thể trở nên mệt mỏi khi nó tiếp tục không ngừng nghỉ. Rung tần số thấp cũng có thể truyền qua bảng gắn, tủ hoặc khung kim loại. Điều này có nghĩa là một động cơ chạy êm vẫn có thể tạo ra sản phẩm ồn nếu hệ thống hoàn chỉnh không được thiết kế cẩn thận. Đó là lý do tại sao tôi coi việc điều khiển âm thanh như một nhiệm vụ của hệ thống chứ không phải là một nhãn hiệu động cơ. Cách động cơ BLDC im lặng giảm âm thanh Động cơ DC không chổi than sử dụng bộ điều khiển để chuyển đổi dòng điện qua cuộn dây stato. Rôto tuân theo từ trường thay đổi mà không cần cọ xát vật lý với cổ góp. Thiết kế này có thể giúp giảm một số nguồn tiếng ồn phổ biến: - Âm thanh tiếp xúc với chổi than - Hồ quang điện - Hạt mài mòn - Ma sát cơ học - Tốc độ không đều do chổi than bị mòn. Động cơ BLDC cũng có thể hỗ trợ điều khiển tốc độ thông qua trình điều khiển hoặc tín hiệu điều khiển. Khi động cơ chạy ở tốc độ phù hợp thay vì luôn hoạt động hết công suất, quạt hoặc máy bơm có thể tạo ra ít tiếng ồn và độ rung của luồng khí hơn. Kết quả phụ thuộc vào việc lắp ráp hoàn chỉnh. Chất lượng ổ trục, cân bằng rôto, thiết kế cuộn dây, cài đặt bộ điều khiển và cấu trúc vỏ đều ảnh hưởng đến mức âm thanh. Nơi tôi thường thấy động cơ BLDC được sử dụng Động cơ BLDC im lặng phù hợp với nhiều sản phẩm cần hoạt động ổn định và kiểm soát tiếng ồn. Máy lọc không khí Máy lọc không khí thường chạy trong phòng ngủ, lớp học, văn phòng và khu vực chờ. Động cơ BLDC có thể giúp quạt hoạt động ở nhiều mức tốc độ, cho phép người dùng chọn mức âm thanh thấp hơn khi ngủ hoặc làm việc yên tĩnh. Thiết bị HVAC và thông gió Hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí cần chuyển động quạt ổn định trong thời gian hoạt động dài. Động cơ BLDC có thể cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ phù hợp với nhu cầu làm mát hoặc luồng không khí. Điều này có thể hỗ trợ hoạt động ổn định hơn động cơ chạy ở một tốc độ cố định. Thiết bị y tế và phòng thí nghiệm Tiếng ồn có thể ảnh hưởng đến khả năng giao tiếp và sự thoải mái trong phòng khám và phòng thí nghiệm. Máy bơm, quạt, hệ thống ly tâm và máy nén nhỏ có thể được hưởng lợi từ thiết kế động cơ tạo ra ít âm thanh liên quan đến chổi than hơn. Động cơ vẫn phải đáp ứng các thông số kỹ thuật về mô-men xoắn, tốc độ, cách điện và điều khiển cần thiết. Chỉ riêng tiếng ồn thấp không làm cho động cơ phù hợp với thiết bị y tế hoặc phòng thí nghiệm. Quạt làm lạnh và làm mát Tủ lạnh, tủ trưng bày, tủ máy chủ hoặc vỏ điện tử có thể sử dụng động cơ quạt BLDC nhỏ để làm mát liên tục. Ở những sản phẩm này, tuổi thọ động cơ và khả năng quản lý nhiệt cũng quan trọng như âm thanh. Thiết bị văn phòng và gia dụng Máy in, máy quét, quạt sàn, thiết bị mát-xa và thiết bị nhà bếp đều có thể sử dụng động cơ không chổi than nhỏ gọn. Các nhà thiết kế sản phẩm thường chọn công nghệ BLDC khi họ cần kiểm soát tốc độ, kích thước nhỏ gọn và giảm nhu cầu bảo trì. Các bước tôi sử dụng khi chọn động cơ BLDC yên tĩnh 1. Xác định mục tiêu âm thanh khi vận hành Tôi không dùng từ “im lặng” làm thước đo kỹ thuật. Mỗi động cơ đều tạo ra một số âm thanh khi hoạt động. Tôi yêu cầu một mục tiêu có thể đo lường được, chẳng hạn như: - Mức áp suất âm thanh tính bằng decibel - Khoảng cách thử nghiệm - Tốc độ động cơ - Tình trạng tải - Vị trí lắp đặt - Phòng thử nghiệm hoặc tiếng ồn xung quanh Một động cơ được thử nghiệm ở tốc độ 1.000 vòng/phút có thể cho kết quả khác ở tốc độ 3.000 vòng/phút. Động cơ gắn trên cao su có thể phát ra âm thanh khác với động cơ tương tự được gắn vào bảng kim loại. 2. Xác nhận tốc độ và mô-men xoắn Một động cơ yên tĩnh vẫn cần di chuyển tải cần thiết. Đối với quạt, tôi kiểm tra luồng không khí và áp suất tĩnh. Đối với máy bơm, tôi kiểm tra tốc độ dòng chảy và áp suất. Đối với cơ cấu quay, tôi kiểm tra mômen khởi động, mômen làm việc và tải tối đa. Nếu động cơ được chọn quá nhỏ, nó có thể hoạt động gần đến giới hạn. Điều này có thể làm tăng nhiệt, độ rung và âm thanh. Nếu nó lớn hơn nhiều so với mức cần thiết, hệ thống có thể đắt hơn và yêu cầu bộ điều khiển lớn hơn. 3. Chọn phương pháp điều khiển phù hợp Động cơ BLDC có thể sử dụng điều khiển dựa trên cảm biến hoặc không có cảm biến. Cảm biến Hall có thể giúp bộ điều khiển hiểu được vị trí rôto, từ đó có thể hỗ trợ khởi động trơn tru và vận hành ổn định ở tốc độ thấp. Điều khiển không cảm biến có thể làm giảm số lượng thành phần, nhưng thiết kế điều khiển phải hỗ trợ phạm vi tốc độ và tải khởi động cần thiết. Trình điều khiển cũng ảnh hưởng đến âm thanh. Cài đặt chuyển mạch kém, độ gợn dòng điện cao hoặc điều khiển tốc độ không ổn định có thể tạo ra tiếng kêu đáng chú ý ngay cả khi động cơ không có chổi than. 4. Kiểm tra độ rung và cách lắp Tôi kiểm tra giá đỡ động cơ trước khi đánh giá tiếng ồn của động cơ. Vít lỏng, tấm kim loại mỏng, trục lệch hoặc bề mặt lắp cứng có thể khuếch đại độ rung. Vòng đệm cao su và các bộ phận quay cân bằng có thể làm giảm sự truyền rung động vào vỏ sản phẩm. Quạt hoặc cánh quạt cũng phải được cân bằng. Một động cơ cân bằng không thể bù đắp cho một cánh quạt không cân bằng. 5. Xem lại thiết kế ổ trục và trục Vòng bi ảnh hưởng đến cả tuổi thọ sử dụng và độ ồn khi vận hành. Tôi kiểm tra loại ổ trục, phương pháp bôi trơn, tải trọng trục, nhiệt độ làm việc và số giờ vận hành dự kiến. Động cơ phát ra âm thanh yên tĩnh trong quá trình thử nghiệm trên băng ghế ngắn có thể tạo ra nhiều tiếng ồn hơn sau thời gian dài hoạt động nếu ổ trục không phù hợp với tải hoặc nhiệt độ. 6. Kiểm tra toàn bộ sản phẩm Chỉ kiểm tra động cơ không thể hiện được trải nghiệm cuối cùng của người dùng. Tôi thích thử nghiệm bộ lắp ráp hoàn chỉnh với quạt, máy bơm, bộ điều khiển, vỏ và cấu trúc lắp đặt thực tế. Việc kiểm tra phải bao gồm khởi động, tốc độ thấp, tốc độ định mức, thay đổi tốc độ và hoạt động liên tục. Quá trình này thường phát hiện ra các vấn đề không thể nhìn thấy được trong bài kiểm tra chỉ dùng động cơ. Ví dụ thực tế Hãy xem xét một máy lọc không khí được sử dụng trong phòng ngủ. Sản phẩm có thể cần luồng gió cao vào ban ngày và luồng gió thấp hơn khi ngủ. Động cơ BLDC có điều khiển tốc độ có thể hỗ trợ cả hai chế độ. Ở tốc độ thấp hơn, quạt có thể tạo ra ít tiếng ồn luồng khí hơn, đồng thời bộ điều khiển có thể tăng tốc độ khi bộ lọc được tải. Nhóm thiết kế vẫn cần kiểm tra điện trở của bộ lọc, độ cân bằng của quạt, độ rung của động cơ và âm thanh của bộ điều khiển. Nếu vỏ có một tấm mỏng cộng hưởng ở tần số hoạt động của động cơ, người dùng có thể nghe thấy tiếng vo ve ngay cả khi động cơ hoạt động tốt. Ví dụ này cho thấy tại sao việc lựa chọn động cơ và thiết kế sản phẩm cần phải phối hợp với nhau. Những lỗi phổ biến tôi cố gắng tránh Sử dụng “im lặng” mà không có điều kiện kiểm tra sẽ tạo ra sự nhầm lẫn. Tôi yêu cầu giá trị decibel và phương pháp kiểm tra. Chỉ chọn động cơ theo công suất định mức có thể dẫn đến hoạt động kém ở tốc độ thấp. Phạm vi tốc độ, đường cong mô-men xoắn và khả năng tương thích của bộ điều khiển cũng rất quan trọng. Bỏ qua trình điều khiển có thể tạo ra tiếng ồn điện nghe được. Động cơ và bộ điều khiển phải được đánh giá là một bộ vận hành. Việc thử nghiệm mà không có lớp vỏ cuối cùng có thể che giấu các vấn đề về rung động. Sản phẩm được lắp ráp mang lại kết quả hữu ích hơn. Giảm tiếng ồn bằng cách giảm tốc độ cũng có thể làm giảm luồng không khí hoặc công suất bơm. Tôi luôn so sánh mục tiêu âm thanh với hiệu suất cần thiết. Các câu hỏi dành cho nhà cung cấp động cơ BLDC - Tốc độ định mức và phạm vi tốc độ vận hành là bao nhiêu? - Mô-men xoắn nào có sẵn ở tốc độ yêu cầu? - Động cơ có cảm biến hay không cảm biến? - Nên dùng trình điều khiển hoặc bộ điều khiển nào? - Mức âm thanh đo được và khoảng cách kiểm tra là bao nhiêu? - Động cơ đã được thử nghiệm với tải chưa? - Sử dụng loại ổ trục nào? - Phạm vi nhiệt độ hoạt động nào được hỗ trợ? - Kích thước trục, đầu nối, cuộn dây hoặc giá lắp có thể điều chỉnh được không? - Có sẵn mẫu để thử nghiệm hệ thống không? Câu trả lời rõ ràng giúp tôi so sánh các sản phẩm dựa trên dữ liệu kỹ thuật thay vì ngôn ngữ tiếp thị rộng rãi. Hiệu suất yên tĩnh hơn bắt đầu từ động cơ phù hợp nhưng không dừng lại ở đó. Động cơ BLDC im lặng có thể hỗ trợ trải nghiệm sản phẩm êm ái hơn khi tốc độ, tải trọng, bộ điều khiển, vòng bi, quạt hoặc máy bơm và cấu trúc lắp đặt được khớp cẩn thận. Khi tôi đánh giá một động cơ, tôi tập trung vào hệ điều hành hoàn chỉnh. Cách tiếp cận đó giúp tôi giảm tiếng ồn không mong muốn mà không phải hy sinh luồng không khí, mô-men xoắn, tuổi thọ sử dụng hoặc khả năng kiểm soát mà sản phẩm cần.

Chúng tôi hoan nghênh các câu hỏi của bạn: mark@chilipmdcmotor.com/WhatsApp 13071900831.

Tài liệu tham khảo R. Krishnan - 2010 - Bộ truyền động động cơ DC không chổi than và đồng bộ nam châm vĩnh cửu TJE Miller - 1989 - Bộ truyền động động cơ từ trở và nam châm vĩnh cửu không chổi than Jacek F. Gieras - 2010 - Công nghệ động cơ nam châm vĩnh cửu: Thiết kế và ứng dụng P. Pillay và R. Krishnan - Tháng 3 năm 1989 - Mô hình hóa, mô phỏng và phân tích bộ truyền động động cơ nam châm vĩnh cửu N. Bianchi - 2005 — Phân tích máy điện bằng các phần tử hữu hạn Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế — 2013 — Điện âm học: Máy đo mức âm thanh Phần 1 Thông số kỹ thuật