转子结构优化削弱车用永磁同步电机振动噪音

针对内置式永磁同步电机由低阶齿谐波引起的电磁力波产生的电磁噪声大的问题,以一款8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象,结合麦克斯韦应力张量法与气隙磁场理论给出低阶齿谐波引起的主要噪声倍频.提出了采用转子分段斜极和转子开辅助槽的方法来削弱由低阶齿谐波引起的径向电磁力波,从而削弱该电机的电磁振动和噪音.建立了转子分段斜极的电磁力波解析模型,分析了转子分段斜极与转子开辅助槽对电机电磁噪音的削弱机理.建立了电磁有限元和结构声场耦合模型进行仿真分析,仿真结果表明由一阶齿谐波引起的0阶12f1电磁力在电机工作高速时接近定子0阶固有频率时会达到共振条件激发幅值大的噪音.样机噪声实验结果表明转子结构优化后有效削弱了由一阶齿谐波引起0阶12f1电磁力产生的48倍频电磁噪音.     

基于转子辅助槽的PMSM电磁振动噪声削弱方法研究

电机气隙中的径向电磁力作用于定子齿部,通过定子、机座传递到空气中,产生了振动噪声。针对实际工程中噪声突出问题,解析径向电磁力得到产生振动噪声的主要阶次和频率,分析电机的定子模态得到不同空间阶次下的频率。考虑电机转子凸极,提出一种转子开辅助槽配合增加气隙宽度的方法改善电机的声振特性。通过搭建优化前后的电机有限元模型,在加速工况下对比6f1和12f1频率（f1为基波频率）的电磁力,以及24阶次和48阶次下的A计权声压级,验证所提方法的有效性。最后在实际样机上测试加速工况下24阶次和48阶次的振动水平和声压级。试验结果表明,所提转子开辅助槽配合改变气隙宽度的方法能够有效降低电机整体的振动噪声。     

内置式永磁同步电机电磁噪声的削弱研究

内置式永磁同步电机具有高效率、高功率密度等优势,被广泛应用在各类驱动领域.本文以某用途48槽8极内置式永磁同步电机为研究对象,推导了径向电磁力波公式,分析了其影响电机电磁噪声的主要阶次,采用转子表面开圆弧形辅助槽的方法来削弱电磁噪声.通过有限元计算分析了优化前后电机的气隙磁场和电磁力密度变化,基于Workbench平台,仿真分析了电机的振动噪声.结果表明采用开辅助槽的转子结构减少了气隙磁场谐波,降低了全工况范围内影响电机电磁噪声的主要阶次电磁力密度,削弱了电机的振动噪声.     

抑制车用异步电机电磁噪声的槽配合

电动汽车驱动用电机追求高出力、宽调速和轻量化的设计方案,导致作用于电机定转子铁心上的径向电磁力波频带较宽,各次电磁力波最高频率接近或高于电机结构相应各阶模态频率的可能性大,容易引发较大的电磁噪声。该文研究了有利于车用异步电机电磁噪声抑制的槽配合选择方法。预测车用异步电机不同槽配合可能存在的电磁力波次数及其最高频率,采用有限元法计算电机结构的各阶径向模态频率,对比车用异步电机调速范围内可能存在的各次电磁力波最高频率与电机结构的模态频率,在保证满足电机力能指标的前提下选择各次电磁力波最高频率低于并远离电机结构相应各阶径向模态频率的槽配合。     

加速工况下永磁同步电机电磁噪声分析与优化

针对电机加速工况下电磁噪声,以一台10极60槽新能源汽车驱动用永磁同步电机作为研究对象,使用Mawell建立电机二维仿真模型,确定了该电机引起电磁噪声的主要力波阶次为0阶次。对电机在加速工况下的噪声辐射进行仿真计算,得到加速工况下噪声colormap图,确定了该电机在60阶次会产生较大的噪声,并通过实验验证了仿真的准确性。对径向电磁力进行二维傅里叶分解,确定了60阶次噪声是由0阶电磁力波12f倍频引起,随后对转子铁心进行结构优化,削弱了该频段径向电磁力的幅值,使得电机噪声得到了改善。     

永磁电机零阶径向力引起的齿槽频次振动

理论上采用斜槽可将齿槽转矩幅值削弱为零,但斜槽不能有效削弱力波次数为零的齿槽频次径向力。该文针对一台40极240槽的斜槽永磁电机的研究结果表明,零阶径向力产生的齿槽频次振动大于力波次数为极数40的2倍频径向振动,为电机空载时幅值最大振源。文中首先用解析法阐述了零阶径向电磁力产生机理,然后利用电磁场软件计算样机的空载气隙磁密和径向电磁力密度,并对二者分别进行二维傅里叶分析(2D-FFT),求取出不同阶次下(空间)对应频率(时间)的磁密和径向电磁力密度结果,利用气隙磁密结果分析出引起齿槽振动的主要谐波磁场,利用径向电磁力密度结果计算出由径向电磁力引起的定子振动水平,结果表明,零阶径向电磁力引起的空载齿槽频次振动为电机的主振频率,远大于非零最小阶次引起的2倍频径向振动,最后,样机试验结果验证了理论分析的正确性。     

某乘用车驱动电机加速噪声分析与优化

针对某混合动力乘用车起步加速阶段车内存在明显啸叫噪声问题，通过整车试验和台架试验分析确定啸叫声来源于驱动电机。采用有限元方法分析电机气隙磁场分布，通过傅里叶变换对径向电磁力波进行时空分解得到径向力阶次分布特征，适当调整气隙长度和定子槽开口宽度，有效降低电磁力波幅值。对电机壳体进行加强筋条设计，提高壳体局部模态。试验验证结果表明，优化后的车内驱动电机48阶次声压级峰值下降明显，起步加速啸叫声基本消除，有效提升加速声品质。     

基于解析法和有限元法的PMSM电磁力波分析

针对一款现代纺织用48槽8极整数槽永磁同步电动机(PMSM)进行磁场谐波理论和径向力波分析。采用解析法对合成气隙磁场、定子电枢绕组磁场、转子永磁体磁场进行谐波分析。利用解析模型与有限元模型的结合,对比分析了径向电磁力波次数,并设计了基于Python的预处理程序。在完全去解析化的情况下采用有限元法分析了电磁力波的幅值和频率。通过对径向电磁力波空间和时间分布上的进一步仿真,得出与力波次数表相同的谐波极对数,以及具体的力波幅值和频率。通过两者数据对比,验证了有限元法的正确性,同时可以快速、直观地定量分析电磁力波的幅值和频率,误差较小;清楚地观察径向电磁力波空间和时间分布的波动程度及波动位置,为初步判断电机电磁振动噪声的影响程度和后续减振降噪的优化设计奠定了基础。     

变频压缩机电机电磁振动与噪声优化设计研究

针对变频空调压缩机电机低阶径向电磁力引起的电磁噪声问题,以某4极24槽永磁同步电机为研究对象,提取和处理径向电磁力,并对电机定子组件进行模态仿真,最后利用模态叠加法计算电磁振动、边界元法计算声辐射。本文新采用特殊材质隔声罩对非电机声源进行隔绝,同时提出一种新型转子辅助槽电机结构方案。与原方案电机的电磁力、振动及噪声进行仿真与测试对比分析,结果表明,新型转子结构能够有效改善电机4阶电磁噪声问题,分析过程对电机振动与噪声的正向设计优化具有重要的借鉴意义。     

转子不同方式分段斜极对永磁同步电机噪声的影响

电磁振动噪声水平是衡量电动汽车舒适性的综合指标。径向电磁力是电磁振动噪声的主要激振源。对电动汽车驱动用永磁同步电机(PMSM)的径向电磁力进行分析,对径向电磁力时空分离得到的三维频谱图提取出对电磁噪声影响较大的时空阶次及力密度,再运用有限元法对转子不同方式分段斜极的PMSM进行振动噪声仿真,通过结果对比找到最优的转子分段斜极方式。     

基于转子辅助槽的车用永磁同步电机振动噪声优化

车用永磁同步电机(PMSM)的电磁噪声是新能源汽车噪声的主要来源,直接影响整车的振动噪声特性。作用于电机定子结构的低阶径向电磁力是电机电磁噪声的主要原因,以1台额定功率35 kW的新能源车用PMSM为研究对象,提出一种转子外缘开辅助槽的优化方案以降低电机的振动噪声,通过对辅助槽的多个参数进行多变量寻优确定最优的参数值。采用有限元法对采用辅助槽前后的电机进行振动噪声的仿真对比,最后通过样机的振动噪声试验验证了理论研究的正确性,实测样机通过转子开辅助槽的优化方案使电机振动加速度幅值降低了2g,噪声降低了4 dB。     

车用爪极发电机电磁振动影响因素研究

针对某型车用爪极发电机的电磁噪声振动问题进行了分析和实验验证。推导出电磁力解析模型;定性分析电机负载、定子与转子同轴度、转子动平衡、爪极形状等方面对电磁力幅值的影响;装配相应参数的电机进行测试验证。结果表明,爪极式交流发电机电磁力会产生6kf(k=1,2,3,…)阶电磁振动,其中36阶最为明显。电机负载,定子与转子同轴度和爪极形状对36阶电磁振动有显著影响。该研究对车用爪极式交流发电机产生的电磁振动噪声优化具有一定的指导意义。     

转子分段斜极永磁同步电机电磁振动噪声研究

基近年来永磁同步电机(PMSM)以其高效、节能的优点被广泛应用于电动汽车行业。然而电机的高频噪声已成为限制PMSM发展的关键因素。鉴于此,建立了一种能够进行电磁噪声预测的多物理场仿真模型,验证了所建立的仿真模型在预测和评估电磁噪声方面的有效性。另外,提出了一种可影响电磁噪声的转子分段斜极模型,并详细研究了斜极角对电磁噪声的影响。通过研究对电磁噪声影响较大的低阶径向磁力的光谱特性,比较分析了有无转子分段斜极的永磁同步电动机的电磁噪声特性分布。实验结果表明:在不同的斜极角下径向力密度的光谱是不同的;在频率范围内有转子分段斜极电机的SPL高于无转子分段斜极电机的SPL;所构建的基于多物理场的仿真模型能够很好地预测电磁噪声。     

斜槽对永磁同步电机径向激振力波及振动的影响

以1台16极96槽表贴式永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对定子直槽和斜槽情况下的径向气隙磁密和径向电磁激振力波进行有限元分析。对直槽和斜槽的空载振动进行谐响应分析,相关试验验证了仿真分析的正确性。分析结果表明:空载振动频率与激振力波频率为对应关系,通过斜槽可以有效降低低阶激振力波幅值,尤其是槽数阶次力波,有效地降低电机振动。     

电动汽车驱动用分数槽永磁同步电机电磁噪声优化

分数槽永磁同步电机因存在较低阶次的径向电磁力,导致其电磁噪声较大。基于理论分析、Optislang多目标优化平台与Ansys多物理场有限元分析平台,对一台电动汽车驱动用8极36槽永磁同步电机的电磁噪声进行分析和优化。电机的电磁噪声主要是由作用于定子齿上的径向电磁力波使定子铁心振动变形引起,在定子齿顶开辅助槽并对其齿槽参数进行优化,以削弱径向电磁力。建立电机的二维有限元模型,利用Optislang对不同工况下的定子辅助槽及齿槽参数进行多目标优化,计算得到Pareto前沿并从中找到相对最优解。对比分析电机优化前后定子齿部的径向电磁力,将其映射到所对应的三维结构上,利用Ansys计算得到电机优化前后的电磁噪声,并通过样机的噪声试验验证了仿真结果的有效性。     

起重冶金电机低频噪声分析

采用电磁噪声的一般分析方法，以8p电机采用60／48槽配合所产生低阶次力波分析为例，对绕线型起重冶金电机的电磁噪声进行了定性分析，并给出了控制典型规格低频噪声的措施。     

径向斜槽转子潜水电机电磁噪声优化

相比于一般电机,大型潜水感应电机目前存在电磁噪声过大的问题。采用径向斜槽结构可以削弱大型潜水电机的电磁噪声,但仍存在部分不足。基于径向斜槽结构,通过调整径向斜槽扭斜距离进一步削弱电磁噪声,并提高电机其他性能。利用多物理场耦合有限元仿真分析对比各方案的电磁噪声,验证了上述方法的正确性。