基于永磁体优化PMSM力波与模态分析

通过简要解析分析一款注塑机用48槽8极永磁同步电动机(PMSM)的电磁振动与噪声产生机理,针对转子永磁体磁场,采用扫描法优化主要参数(极弧系数、永磁体磁极厚度、永磁体磁极偏心距),并分析了不同参数变量对气隙磁场谐波畸变率的影响规律;利用优选的参数变量,对永磁体磁极优化前后的电机模型进行电磁力波与模态参数的有限元仿真分析,最终达到减振降噪的效果。结果表明:该方法削弱了径向电磁力波空间分布与时间分布的幅值,而且通过降低永磁体磁极质量,可以提升模态固有频率,避免共振现象的发生。该方法能有效地抑制振动与噪声,为此类电机电磁噪声的计算与分析奠定了基础。     

面包型偏心磁极永磁电机磁极优化设计

对于永磁同步电动机而言,正弦的气隙磁场,意味着更低的径向电磁力谐波和更低的转矩脉动。文章结合表贴式永磁电机径向气隙磁通密度函数和面包型永磁磁极结构特点,考虑定子开槽对电机有效气隙长度及永磁体相对磁导率对气隙磁场的影响,得到可以寻找平行充磁表贴式面包型偏心磁极最优偏心距和极弧系数的气隙磁场优化解析模型,并利用有限元软件验证了解析模型的准确性和有效性。这种解析模型,计算较子域法简单,也不需要对永磁体分段,来考虑永磁体上表面的偏心对气隙磁场的影响,但同时精度较高,对于面包型表贴式永磁电机的优化设计较大的指导意义。     

分段偏心磁极表贴式永磁电机优化设计

对一种磁极分段外圆弧偏心结构的表贴式永磁同步电机进行了优化设计,该种电机每段磁极内外圆弧具有不同的圆心。通过有限元分析,验证了新型磁极结构的优点。比较了不同偏心距和极弧系数下电机气隙磁密、齿槽转矩和反电动势波形,通过对偏心距和极弧系数的优化,可以有效降低气隙磁密谐波,减少反电动势谐波,抑制转矩脉动。该种磁极结构可以减少电机永磁材料用量和提高电机电磁性能。     

小功率表贴式永磁同步电机径向电磁力波特性研究

采用解析法推导出表贴式永磁同步电机径向电磁波的解析表达式,在此基础上求取了径向电磁力波分量的幅值、阶次和频率。分析了径向气隙磁密谐波对径向电磁力波的影响,提出了运用3p阶气隙磁密谐波削弱二倍频径向电磁力波,进而降低电机振动噪声的方法。建立有限元仿真模型对所提出的方法进行验证,证明了所提方法的正确性。     

永磁同步电动机径向电磁力的分析

简要推导和分析了径向电磁力的产生原理.利用有限元分析软件计算了8极24槽、36槽、48槽三台永磁同步电动机的空载磁场和额定负载磁场的谐波含量并进行了径向力波分析.该方法可以有效分析永磁同步电动机的径向电磁力,同时分析了不同极弧系数和磁钢偏心距对磁场正弦畸变率的影响.分析和计算结果表明:相比分数槽电机,采用整数槽可以有效减小电机的径向电磁力,为降低永磁同步电动机振动与噪声提供了理论依据.     

基于减小永磁同步电机齿槽转矩的磁极参数优化

针对永磁电机存在齿槽转矩影响运行性能的问题,通过分析电机齿槽转矩解析表达式的磁极参数,利用有限元软件建立3相4极24槽表贴式永磁同步电机仿真模型,分析永磁体剩磁感应强度、极弧系数以及永磁体厚度的变化对电机齿槽转矩的影响规律,最佳的磁极参数可有效削弱表贴式永磁同步电机齿槽转矩,改善电机运行性能。     

永磁同步电动机电磁振动噪声的分析与研究

简要地分析了径向电磁力的产生原理,基于力学理论可以得到振动幅值与径向电磁力,振动频率和力波次数的关系。利用Maxwell 2D有限元分析软件分别仿真计算了两台12槽10极和24槽8极永磁同步电动机的电枢磁场和永磁体磁场。通过径向力波分析研究永磁同步电动机的电磁振动噪声,结果表明,12槽10极永磁同步电动机包含大量次数低于4次的径向力波,24槽8极永磁同步电动机的径向力波次数均为0,显然整数槽电动机比分数槽电动机更有利于降低电机的电磁振动噪声。此方法能够为降低永磁同步电动机的电磁振动噪声提供理论依据。     

磁极偏心削弱永磁电机激振力波方法

电磁振动主要是由电机气隙磁场作用于电机铁心产生的径向激振力波激发的,提出一种基于偏心永磁磁极的永磁电机空载激振力波的削弱方法。推导采用偏心永磁磁极时永磁体磁动势的傅里叶分解系数的表达式,得到了空载激振力波随永磁体偏心距连续变化曲线,提出了通过合理选择永磁磁极的偏心距来削弱激振力波的方法。采用空间和时间2次傅里叶分解得到主要阶数激振力波的频谱,有限元计算结果验证了所提方法的有效性。     

电动汽车用永磁同步电机电磁振动噪声分析及优化

电机径向电磁力是引起电机电磁振动噪声的主要原因,本文应用Maxwell应力方程推导出电动汽车用永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,并在此基础上分析总结了永磁同步电机各径向电磁力的来源及阶次和频率。转子结构的改变将影响电机磁场的分布,从而进一步影响电机的径向电磁力及电磁振动噪声水平。本文以一台电动汽车用永磁同步电机为研究对象,为削弱电机的电磁振动噪声,提出了方案1和方案2两种转子结构。分别对方案1、方案2和原样机进行电机电磁力和电磁振动噪声数值计算和对比分析。对比分析结果表明,方案2的转子结构能有效改善电机的电磁振动噪声。本文的分析结果为电动汽车用低振动噪声永磁同步电机的设计提供了研究基础。     

螺杆泵直驱单元组合超细长永磁电机振动研究

为了研究细长永磁转子偏心和近极槽比配合引起单元组合式潜油永磁电机电磁振动加剧等问题,介绍了组合式潜油电机新型结构特点,基于永磁电机径向电磁力波产生原理,对10极12槽潜油永磁电机径向气隙磁密和径向电磁力波的频谱特性进行分析。对细长永磁转子偏心挠度进行计算,利用有限元计算不同转子偏心量对电磁力波频谱特性的影响。研制了试验样机,采用声压法对电磁噪音进行测试,通过有限元仿真和样机试验对比验证理论计算结果的准确性,并通过单元电机组合运行试验,推荐114 mm系列潜油电机取气隙长度大于0.8 mm,为单元组合超细长潜油永磁电机的可行性提供理论依据。     

基于改进蝙蝠算法的齿槽转矩优化

本研究从降低表贴式永磁电机的齿槽转矩出发,以24槽4极电机为例,基于能量法对齿槽转矩的产生机理进行解析分析,确定以极弧系数、气隙长度、磁极偏心距、永磁体厚度、槽开口宽度为优化参数组合,通过田口法从上述参数中筛选出对优化目标影响比重较大的参数并通过响应面拟合出相关的数学模型,应用具有Lévy飞行特征的蝙蝠算法求取该数学模型的最小值。利用有限元软件对最优解的电机模型进行仿真实验,结果表明：电机的齿槽转矩降低了82.16%,效率提高了1.6%,转矩脉动降低了8.2%。     

正弦波供电下永磁同步电动机径向电磁力波研究

径向电磁力是影响永磁同步电动机电磁振动噪声的主要原因。抑制永磁电机电磁振动噪声的方法为:1提高电磁力波次数;2降低电磁力波幅值;3使电磁力波频率远离电机的固有频率。本文分析了永磁同步电动机的径向电磁力波次数和频率,对力波次数以及不同磁场产生的力波频率所满足的规律进行了总结;并使用有限元法计算了两台电机的气隙磁场谐波,对由气隙磁场产生的低次数径向力波幅值进行分析,找出了产生低次数大幅值径向力波的磁场谐波源规律。     

径向充磁表贴式正弦磁极电机转矩密度最大化研究

本文提出一种利用三次谐波削极,增加径向充磁表贴式正弦磁极永磁同步电机输出转矩而不增加转矩脉动的方法。根据永磁磁极形状可以将表贴式永磁电机分为弧形永磁磁极和面包形永磁磁极。对于所有极槽配合的径向充磁弧形永磁磁极永磁电机,注入最优三次谐波幅值为基波的1/6;但对于径向充磁面包形永磁磁极永磁电机,最优三次谐波幅值随极对数（P）、永磁体厚度和转子半径而变化,因此现有推导的最优三次谐波解析模型是不准确的,对于面包形永磁磁极永磁电机,此模型是无效的。本文推导了径向充磁面包形表贴式正弦磁极注入最优三次谐波幅值解析模型,可以在不提高转矩脉动的情况下最大程度的提高转矩。最后用有限元验证了模型的准确性。     

卧式安装永磁电机转矩脉动及电磁力优化技术研究

针对卧式安装电机机脚振动受电机气隙径向力、力矩波动耦合影响的问题,对电磁力波的表达式进行了详细的推导,分析了气隙长度、偏心距、斜极角度等参数对电磁力谐波、转矩脉动的影响。在保持输出转矩一致的情况下,通过增加气隙,优化永磁体形状等方式抑制气隙电磁力谐波和转矩脉动。对不同斜极方式对电机电磁振动噪声的影响进行了详细的分析,对比了不斜极、V字斜极和Z字斜极的差异。最后,通过实验对比了不同结构电机的振动噪声水平。实验结果说明,削弱气隙电磁力谐波和转矩脉动可以有效抑制卧式电机机脚处的振动。优化磁极形状后电机总振动级降低了6dB;采用Z字斜极和V字斜极后电机机脚处振动分别降低了5dB和6dB。     

基于波形重构法的永磁电机电磁振动噪声计算研究

提出了基于波形重构法的径向气隙磁密和径向电磁力波解析计算方法,简化了永磁电机电磁振动和噪声(EVAN)的计算过程,解决了永磁电机径向电磁力波计算较为复杂的难题。首先介绍了波形重构法计算永磁电机EVAN的理论依据。然后,以1台永磁电机为例,详细介绍了运用波形重构法计算永磁电机电磁振动噪声的具体步骤。最后,对电机EVAN进行多物理场有限元仿真,将波形重构法计算结果与有限元仿真结果对比,在误差允许范围内二者的计算结果具有一致性,由此验证了波形重构法计算电机EVAN的准确性。     

不等厚磁极永磁电机解析法分析

采用等效面电流的解析法求解不等厚磁极永磁电机的性能。推导在内弧偏心情形下,径向磁化和平行磁化无槽永磁电机的气隙磁密解析式;引入相对磁导函数,求解有槽电机的气隙磁密,进一步得到电机的反电动势以及电磁转矩等参数。对一台不等厚磁极永磁电机,给出了解析法计算结果。通过有限元法验证了该解析法的正确性。     

基于永磁体磁畴聚向排列的永磁同步电机振动噪声优化

以表贴式外转子永磁同步电机为例,通过仿真计算、理论分析两种方式对永磁同步电机的振动和噪声进行了深度的剖析,并给出了影响电机电磁振动和噪声的电磁力密度波时间阶次和空间阶数以及具体的磁密谐波次数,为精准优化电机的电磁振动和噪声提供了明确的方向。通过永磁体磁畴聚向排列结构在不改变产品任何尺寸、结构的情况下实现了对表贴式外转子永磁同步电动机的振动和噪声优化,还实现了电机材料成本的降低。     

矩形与面包形磁钢永磁同步电机噪声对比分析

为了对比分析矩形磁钢和面包形磁钢永磁同步电机运行时产生的0阶振动噪声,从理论上对电机的径向电磁力波进行推导,对力波的的磁密来源进行了分析,讨论了两种不同磁钢形状的永磁同步电机的0阶振动噪声。基于Workbench仿真平台,对这两种不同磁钢形状的36槽24极永磁同步电机进行仿真分析,得到两种电机的0阶6倍频力波的组成和0阶径向电磁力波的傅里叶分析结果;对电机定子的结构分别进行有限元建模和解析计算,得出电机结构的固有模态;通过解析计算的方法,得到电机定子表面的0阶电磁力振动位移频谱图;最后,通过计算电机的声辐射效率,对电机外部声场进行快速建模,计算出电机0阶电磁力声功率级频谱图。研究表明:面包形磁钢永磁同步电机的振动噪声要远小于矩形磁钢永磁同步电机的振动噪声。     

永磁辅助同步磁阻电机的电磁分析及振动噪声优化

针对永磁辅助同步磁阻电机运行时存在振动噪声问题,采用逐层优化的方法抑制电机振动噪声.以一台1.5 kW的永磁辅助同步磁阻电机的电磁振动进行研究,推导了电机径向电磁力解析式,分析了各种磁场相互作用产生径向电磁力的阶数和频率;利用有限元软件,对定子槽口进行结构设计,削弱幅值较大的径向电磁力,对电机转子开辅助槽设计,进一步抑...     

基于分段交错不等磁极的表贴式永磁电机极频振动的削弱

针对表贴式永磁同步电机极频振动，提出一种分段交错不等磁极的削弱方法，与传统的优化方法相比，该方法可有效保证电机的转矩密度。首先，基于麦克斯韦张量法，推导作用于定子齿部的集中力模型，并以一台10极12槽表贴式永磁电机为例，分析极频电磁力谐波的产生原因。其次，基于有限元模型，分析分段交错不等磁极对极倍频电磁力谐波的削弱机理，并对比优化前后电机的关键电磁性能以及振动频谱。结果表明，分段交错不等磁极结构可在保证转矩密度的前提下，有效削弱极频电磁力谐波及振动。最后，对优化前后的样机进行振动实验，验证了优化方案的有效性。