电机定子系统振动模态的研究分析

针对电机定子系统的振动与噪声特性,利用Ansys有限元仿真软件对电机定子系统三维模型进行模态仿真,得到电机定子系统的固有频率与振形,并通过试验对仿真结果进行验证。同时,对电机进行电磁仿真,分析其气隙磁密与电磁力谐波,得到电机内部电磁力各次谐波频率。将电磁力谐波频率与电机固有频率进行对比,确保电磁力谐波不会引起电机定子系统共振。验证了电机结构的合理性,为同类产品的设计优化提供了一定的参考价值。     

鼠笼异步电动机电磁噪声的仿真分析

依据鼠笼异步电动机电磁噪声产生的机理,该文从电磁力、机械振动和声辐射特性三个方面进行仿真得到电磁噪声。利用电压作为输入的场路耦合时步有限元模型计算电流、磁场和径向电磁力,并分析径向电磁力的谐波;基于机械有限元模型研究定子振动模态以及在电磁力激励下的振动响应;利用声学边界元模型计算电动机的辐射声场。试验测量结果验证了电磁噪声仿真计算的有效性。基于该文电磁噪声仿真方法可在设计阶段对电磁噪声进行定量预估,有助于低噪声电动机的设计研发。     

表贴式永磁同步电机电磁激振力波计算与定子振动特性分析

为克服解析法和有限元法在电磁力波计算中的缺点,提出一种电磁力波的快速准确计算方法。利用有限元软件中静磁场求解器对电机的有、无齿槽结构模型进行2次有限元仿真,快速准确地得到永磁体磁动势和气隙磁导,进而求得特定阶次、特定频率下各电磁力波幅值。此外,考虑定子齿刚度的影响,对多个定子铁心的固有频率进行计算,总结定子铁心等效圆环的快速等效公式。以6极36槽调速永磁同步电机为例,采用定子铁心等效圆环对其固有频率进行解析计算,并用有限元法和锤击法验证计算结果的准确性。基于此,将电磁激振力波施加到定子铁心等效圆环内表面,得到电磁力波作用下的定子原型和各阶模态的定子加速度频谱,对其叠加准确得到了电机的振动响应。     

考虑电流谐波的永磁同步电机电磁振动和噪声半解析模型

提出了一种永磁同步电机快速半解析计算模型,可以分析常见的电流谐波对振动和噪声的影响,并提高了计算效率。首先通过解析和有限元相结合的方法计算了永磁体磁通密度和气隙比磁导,并建立了考虑任意电流波形的电枢磁通密度的解析模型,通过麦克斯韦应力张量方程计算径向电磁力,与有限元计算的电磁力吻合较好。其次通过二维傅里叶变换得到了特定空间阶数电磁力的频率成分,并基于壳体振动和声辐射模型分别计算了定子表面振动和噪声,计算结果能够反映实测振动噪声的主要峰值和分布。最后分析了电流谐波引起的振动噪声的阶次特征和峰值变化。该文提出的半解析模型为在设计阶段考虑电机的振动和噪声提出了一种有效分析方法。     

车用永磁同步电机的电磁噪声特性

电动汽车牵引用永磁同步电机要求具有低速大转矩和高速恒功率的运行能力,低速大转矩运行工作点的大电流和高速弱磁导致的磁场畸变可能会导致作用于电机结构的电磁力幅值增大,容易引发较大的电磁振动噪声,从而影响电动汽车的NVH性能。本文基于Ansys多物理场有限元分析平台,研究一台20k W车用永磁同步电机的电磁噪声特性。分别建立电机的电磁场有限元模型和定子结构的3D模态有限元模型,通过仿真得出作用于电机定子齿部的电磁激振力和电机结构的低阶径向模态频率;从电磁力和电机结构两方面分析可能引发较大电磁噪声的主要来源。通过对电机定子结构的振动响应有限元仿真,得到电机定子结构的振动响应频谱;最后通过声场的有限元仿真分析车用永磁同步电机的电磁噪声特性。     

矢量控制下的车用永磁电机电磁振动特性分析

针对矢量控制方案下的车用永磁电机电磁振动特性机理不清的问题,提出了一种磁场定向下永磁同步电机电磁力和电磁振动的解析模型.从d、q轴磁场的角度,利用麦克斯韦应力张量法研究了电磁力的空间和频率特征,详细讨论了不同负载下d、q轴磁场对电磁力的影响.其次,采用电磁有限元和结构有限元仿真手段将电机d、q轴电流对电机电磁力以及电机振动的影响进行了验证,并分析了不同负载下电机电磁振动的特性规律.最后,在一台6极36槽永磁同步电机及实验平台上完成了电机电磁振动试验,实验结果与理论分析规律和仿真结果相符.结果表明:车用永磁电机的二倍频电磁振动随着负载的增加而增加,在相同的电磁转矩输出时,可通过选择合适的d、q轴定子电流,使得电机的电磁振动降低.     

电励磁爪极发电机气隙磁场与径向电磁力的解析计算模型

爪极发电机因其特殊的转子结构导致磁场空间分布复杂,通常需要建立三维有限元模型对其进行计算分析。而三维有限元方法计算费时,且不便于分析发电机结构及电磁参数对磁场和电磁力的影响,因此提出一种气隙磁场与电磁力的解析计算模型。首先,考虑定子相电流谐波对气隙磁动势的影响及爪极倒角和定子开槽对气隙磁导的影响,建立气隙磁场的解析模型;在此基础之上,利用麦克斯韦应力张量法建立径向电磁力的解析模型,并依据解析模型对爪极发电机电磁噪声影响最大的36阶电磁力来源进行分析。所建解析模型的计算结果与有限元计算结果吻合,有限元结果得到了样机试验验证,从而说明了解析模型的准确性。     

不对称磁障对IPMSM电磁振动噪声的影响分析

针对目前一些采用不对称磁障法降低内置式永磁同步电机(IPMSM)转矩脉动的研究并未细致分析其对电机电磁振动噪声产生何种影响的问题,以一台37 kW IPMSM为研究对象,建立了原始电机和具有不对称磁障结构电机的电磁场有限元模型与振动噪声耦合模型,对比分析了不对称磁障结构对电机振动噪声的影响。从理论上分析了永磁电机径向电磁力波的阶次、频率特征,并利用有限元法与二维傅里叶分解法对得到的气隙处径向电磁力波进行分解。建立定子结构有限元模型,对其进行模态分析。在仿真平台搭建振动噪声耦合模型,仿真得到电机定子振动响应与电磁噪声。结果表明,采用不对称磁障的设计方法虽然能降低电机的转矩脉动并且不会牺牲电机输出转矩,但会产生其他倍频的电磁力,增加相对应频率点的振动响应,增大电机的振动噪声,设计时需综合考虑。     

变频器供电下永磁同步电机振动特性研究

针对变频器供电下谐波电流对永磁电机振动的影响,提出一种考虑谐波电流对永磁电机振动影响的分析方法。首先,推导了不同供电条件下的电磁力波的频率和阶次。其次,应用有限元法,结合二维傅里叶分析,得到了电磁力波的时空频谱;然后,将电磁力波加载到定子齿表面,应用模态叠加法,得到了不同供电频率下的电磁振动响应。结果表明：当电机绕组引入谐波电流后,电机的力波会新增0阶和2p阶次,新增的力波阶次会增大电机在开关频率附近的振动响应。最后,对样机进行了振动响应测试,验证了仿真结果的有效性。     

分数槽永磁同步电机电磁振动的分析与抑制

由于分数槽永磁同步电机中存在低模数的电磁力谐波,其振动水平一般比整数槽电机大。针对分数槽永磁同步电机,提出了通过在定子注入补偿电流的方法,来抵消电机中最小模数的电磁力谐波,从而降低电机的电磁振动。对l台12槽8极和1台24槽8极永磁同步电机通过二维电磁和结构有限元仿真,分析了2台电机的电磁力分布和在有无补偿情况下电机的电磁振动,证明了分数槽绕组电机采用该方法能够有效抑制电机振动,而整数槽电机则不能。最后对12槽8极原理样机进行了模态和振动实验,验证了所提出的方法能够达到抑制振动的效果。     

一种新型电磁操作机构及其电磁作用力的计算

提出了一种新型的电磁操作机构,它采用永久磁铁代替以往的铁心,通过改变永久磁铁控制线圈的电流方向,其电磁力可表现为吸力或斥力,从而可实现运动部件的往复操作。对该种机构的电磁作用力进行了理论计算,并利用ANSYS软件建立了该机构三维有限元模型,进一步对机构的电磁作用力进行了较为精确的计算。介绍了它在低压断路器自动控制操作上的应用。     

家用无孔插座的设计

分析了家用无孔插座的工作原理,当磁电转换电能接收装置靠近无孔插座时,能依靠电磁转换模块自动吸附在无孔插座表面进行电能的传输,从而使电器通电工作。介绍了无孔插座的保护功能。指出无孔插座可以防止由于疏忽接触到金属而触电或短路导致的火灾和整栋楼跳闸等情况,且能使墙面更美观。     

美军电磁线圈发射技术发展综述

电磁线圈发射器具有弹丸和炮管无机械接触、力学结构合理、效率高、适于发射大质量载荷等优点。20世纪90年代以来美国在多个方向开展了电磁线圈发射技术的研究,该文主要介绍美国电磁线圈发射技术在军事领域的三个应用:电磁迫击炮、电磁飞机弹射系统和电磁导弹助推器。从美国电磁线圈发射技术的发展现状可以看出,电磁线圈发射技术主要应用于发射低速大质量弹丸,具备高储能密度及快速充放电特性的高功率脉冲电源仍是制约电磁线圈发射技术的关键因素,同时精确的同步控制技术和新材料技术的发展将扩大电磁线圈发射技术的应用领域并加快其实用的步伐。     

GB/T11022新旧版中电磁兼容性差异的比较与分析

对新发布的有关高压电器的标准GB/T 11022—2011与现行GB/T 11022—1999中的电磁兼容性规定(包括电磁干扰和电磁抗扰性两方面)做了系统比较。按照新标准编排结构—电磁兼容性要求、电磁兼容性试验和电磁兼容性的现场测量,依次指出了新版的所有变化,并对每一项变化的技术背景及原因做了详细解释和说明。希望这种对比分析能有助于行业内有关产品研制单位和试验单位准确理解新标准,从而为标准中电磁兼容性规定的顺利落实奠定技术基础。     

自动化设备的电磁兼容问题浅析

简述了电磁兼容的基本概念，分析了自动化设备的电磁兼容问题，并对控制电磁干扰的几种技术和管理方法进行了讨论。     

电磁继电器的电磁兼容性测试

针对某型号电磁继电器进行了电磁发射和电磁敏感度测试,并对结果进行了定量分析。研究表明,电磁继电器的电磁传导发射对外干扰较大;而在敏感度方面,继电器对电快速脉冲群和尖峰电压的抗扰度较高;对短时中断和电压暂降的抗扰度较低;外部幅值〉0.05T的磁场会使继电器发生误动。     

基于HFSS的12 kV开关柜在线监测系统电磁兼容性能研究

针对目前在线监测系统装置电磁兼容性还没有一种系统良好的优化设计方法,笔者提出了一种通过HFSS(High Frequency Structure Simulator)电磁仿真软件优化设计装置电磁兼容性的方法,并且基于12 kV开关柜在线监测系统装置,对其传感器外壳和装置机箱做了相应的仿真分析及优化,通过实验验证,取得了很好的效果。     

电磁兼容系统中的接地研究

随着电子技术的不断进步,电子系统的频率及集成化的不断提高,电磁干扰造成的设备故障或者损坏事件越来越多,科研人员开始越来越重视如何降低电磁干扰发射或者提高设备抗干扰能力。接地技术是一种常用的而且有效的降低电磁干扰问题的方法,对接地技术进行了分析,介绍了接地的概念,不良接地容易带来的问题,及典型的用于电磁兼容系统的接地方式,以便于科研人员采用正确的接地方式来解决电磁干扰问题。     

通信电缆的抗干扰技术

分析了通信电缆电磁干扰信号的耦合方式、耦合途径。根据通信电缆的特性,研究了通信电缆的抗干扰措施。主要通过对通信电缆进行电磁屏蔽、接地、滤波等技术来减小外界对电缆的电磁干扰。同时也对高压输电线产生的电磁干扰影响作了探讨。     

低压直流电机的电磁发射特性的研究

因为低压直流电机EMC特性会对整车EMC特性产生影响,针对低压直流电机干扰信号超过上限时,将会导致电动汽车安全性降低问题,对低压直流电机的电磁发射特性进行研究,包括低压直流电机的阻抗特性、辐射发射特性、瞬态传导发射特性。抑制电磁干扰的措施有接地、屏蔽、滤波等,以中国汽车技术研究中心对某一新型电动汽车电磁兼容性研究为背景,对电磁屏蔽技术进行研究。测试结果表明,电磁屏蔽可以解决低压直流电机的电磁辐射干扰对整车EMC 特性影响的问题。