Le bruit des moteurs peut être divisé en trois catégories : les sources de bruit aérodynamique, mécanique et électromagnétique. Ces dernières années, l'impact des sources de bruit électromagnétique a suscité une attention croissante. Cela s'explique principalement par deux raisons :

(a) Pour les moteurs de petite et moyenne taille, en particulier ceux d'une puissance nominale inférieure à 1.5 kW, le bruit électromagnétique domine le champ acoustique.

(b) Ce type de bruit est principalement dû à la difficulté de modifier les propriétés magnétiques du moteur une fois celui-ci fabriqué.

Dans des études précédentes, l'influence de divers facteurs sur le bruit du moteur a été largement explorée, comme l'effet du courant de modulation de largeur d'impulsion sur le comportement du bruit acoustique des entraînements de moteurs synchrones à aimants permanents internes ; l'influence des enroulements, des châssis de machines et de l'imprégnation sur la fréquence de résonance du stator ; l'influence de la pression de serrage du noyau, des enroulements, des cales, des profils de dents, de la température, etc. sur le comportement vibratoire des stators de différents types de moteurs.

Cependant, l'impact des tôles du noyau du stator sur le comportement vibratoire du moteur n'a pas été pleinement étudié, même si le serrage des tôles est connu pour augmenter la rigidité du noyau et, dans certains cas, peut même agir comme un amortisseur de vibrations. La plupart des études modélisent le noyau du stator comme un noyau cylindrique épais et uniforme afin de réduire la complexité de la modélisation et la charge de calcul.

Des chercheurs de l'Université McGill et leur équipe ont analysé un grand nombre d'échantillons de moteurs afin d'étudier les effets des noyaux de stator feuilletés et non feuilletés sur le bruit moteur. Ils ont créé des modèles CAO basés sur la géométrie et les propriétés des matériaux mesurées de moteurs réels, en utilisant un moteur synchrone à aimants permanents intérieurs (IPMSM) à 4 pôles et 12 encoches comme modèle de référence. Le noyau de stator feuilleté a été modélisé à l'aide de la boîte à outils « Laminated Model Toolbox » de Simcenter 3D, qui définit les paramètres selon les spécifications du fabricant, notamment le coefficient d'amortissement, la méthode de laminage, la tolérance intercouche, ainsi que les contraintes de cisaillement et normales de l'adhésif. Pour évaluer précisément le bruit acoustique émis par le moteur, ils ont développé un modèle acoustique performant permettant le couplage entre le stator et le fluide, en modélisant le fluide acoustique entourant la structure statorique existante et en analysant le champ acoustique autour du moteur IPM.

Figure 1. (a) Modèle électromagnétique bidimensionnel. (b) Plage de variation des variables de conception dans l’ensemble de l’espace de conception.

Les chercheurs ont observé que les modes de vibration du noyau du stator feuilleté ont des fréquences de résonance inférieures à celles du noyau du stator non feuilleté de la même géométrie de moteur ; malgré des résonances fréquentes pendant le fonctionnement, le niveau de pression acoustique de la conception du moteur à noyau de stator feuilleté était inférieur aux attentes ; la valeur du coefficient de corrélation supérieure à 0.9 indique qu'en s'appuyant sur un modèle de substitution pour estimer avec précision le niveau de pression acoustique du noyau de stator solide équivalent, le coût de calcul de la modélisation des stators feuilletés pour les études acoustiques peut être réduit.

Figure 2 Niveaux de pression acoustique des échantillons de noyau de stator laminé et non laminé d'un moteur IPM à 4 pôles et 12 fentes

Figure 3 Distribution du coefficient de corrélation de Spearman des stators laminés et non laminés de 500 tr/min à 3 000 tr/min