El ruido del motor se puede dividir en tres categorías: aerodinámico, mecánico y electromagnético. En los últimos años, se ha prestado cada vez más atención al impacto de las fuentes de ruido electromagnético. Esto se debe principalmente a dos razones:

(a) En el caso de motores pequeños y medianos, especialmente aquellos con potencia inferior a 1.5 kW, el ruido electromagnético domina el campo acústico.

(b) Este tipo de ruido se debe principalmente a la dificultad de cambiar las propiedades magnéticas del motor una vez fabricado.

En estudios anteriores, se ha explorado ampliamente la influencia de varios factores en el ruido del motor, como el efecto de la corriente de modulación de ancho de pulso en el comportamiento del ruido acústico de los accionamientos de motores síncronos de imanes permanentes internos; la influencia de los devanados, los bastidores de la máquina y la impregnación en la frecuencia de resonancia del estator; la influencia de la presión de sujeción del núcleo, los devanados, las cuñas, los perfiles de los dientes, la temperatura, etc. en el comportamiento de vibración de los estatores de diferentes tipos de motores.

Sin embargo, el impacto de las laminaciones del núcleo del estator en el comportamiento vibratorio del motor no se ha investigado a fondo, a pesar de que se sabe que la sujeción de las laminaciones aumenta la rigidez del núcleo y, en algunos casos, incluso puede actuar como amortiguador de vibraciones. La mayoría de los estudios modelan el núcleo del estator como un núcleo cilíndrico grueso y uniforme para reducir la complejidad del modelado y la carga computacional.

Investigadores de la Universidad McGill y su equipo analizaron un gran número de muestras de motores para investigar los efectos de los núcleos de estator laminados y no laminados en el ruido. Crearon modelos CAD basados ​​en la geometría medida y las propiedades del material de motores reales, utilizando un motor síncrono de imanes permanentes interiores (IPMSM) de 4 polos y 12 ranuras como modelo de referencia. El núcleo laminado del estator se modeló utilizando la Caja de Herramientas de Modelos Laminados de Simcenter 3D, que define parámetros según las especificaciones del fabricante, incluyendo el coeficiente de amortiguamiento, el método de laminación, la tolerancia entre capas y la tensión cortante y normal del adhesivo. Para evaluar con precisión el ruido acústico emitido por el motor, desarrollaron un modelo acústico eficiente que permite el acoplamiento entre el estator y el fluido, modelando el fluido acústico que rodea la estructura del estator existente y analizando el campo acústico alrededor del motor IPM.

Figura 1. (a) Modelo electromagnético bidimensional. (b) Rango de variación de las variables de diseño en todo el espacio de diseño.

Los investigadores observaron que los modos de vibración del núcleo del estator laminado tienen frecuencias de resonancia más bajas que el núcleo del estator no laminado de la misma geometría del motor; a pesar de las resonancias frecuentes durante el funcionamiento, el nivel de presión sonora del diseño del motor con núcleo del estator laminado fue menor de lo esperado; el valor del coeficiente de correlación superior a 0.9 indica que al confiar en un modelo sustituto para estimar con precisión el nivel de presión sonora del núcleo del estator sólido equivalente, se puede reducir el costo computacional del modelado de estatores laminados para estudios acústicos.

Figura 2 Niveles de presión sonora de muestras de núcleo de estator laminado y no laminado de un motor IPM de 4 polos y 12 ranuras

Figura 3 Distribución del coeficiente de correlación de Spearman de estatores laminados y no laminados de 500 RPM a 3000 RPM