永磁同步电机定子振动特性分析

为了研究永磁同步电机电磁力导致电机振动与噪声问题,采用有限元法对电机气隙磁密进行分析,得到电机在空载运行时的气隙磁场和径向电磁力;接着对永磁同步电机定子系统进行模态分析,获得电机定子系统结构固有频率,分析了径向电磁力对电机模态振动影响;同时采用模态试验,并将有限元仿真数据与模态试验数据进行对比,验证了有限元模态分析的可靠性。结果表明:该永磁电机定子径向电磁力波频率与定子结构模态频率相差较大,不会因电机径向电磁力产生共振.,相关研究工作为永磁电机设计与优化提供参考。     

永磁同步电机常用转子结构的电磁振动分析

由于转子永磁体和定子铁芯之间存在极强的电磁吸力,当转子旋转时会引起电机定子的机械振动。现对不同转子结构的永磁同步电机的电磁振动问题进行分析比较,包括表面式、内置式转子结构,其中内置式转子结构又分径向式和切向式转子结构。首先分析了永磁电机内部的电磁力分布,通过二维电磁场的分析计算,可以得到在不同转子位置时电机内部的电磁力分布。将电磁力耦合到电机的瞬态结构有限元模型中,可以计算得到永磁同步电机的振动特性。     

基于电磁力分析的永磁同步电机研究及优化

针对永磁同步电机中电磁力作为电磁噪声主要激励源的问题,仿真分析12槽4极永磁同步电机径向电磁力的分布,从谐波成分和幅值两方面研究径向电磁力,并与电机固有频率相比较,判断径向电磁力是否容易造成共振。通过对比分析不同定子槽口宽度和磁体宽度对径向电磁力的分布及谐波幅值的影响,为进一步研究电机电磁噪声提供仿真分析依据,同时为电机优化设计提供参考。     

非晶合金永磁电机的电磁振动噪声计算与分析

针对非晶合金用作电机铁芯材料会引起电机振动噪声性能变差的问题,对非晶永磁电机的电磁噪声与振动特性进行了研究。使用非晶合金材料Metglas2605SA1作为永磁电机的定子铁芯,采用电磁-机械-流体耦合的有限元计算方法,计算了非晶电机的电磁场分布、电磁力大小、电机定子部分的振动速度、振动加速度、振动位移变形以及电机周围的噪声分布,并对电机的振动特性进行了频谱分析。研究结果表明:径向电磁力是电机产生电磁振动的主要原因,非晶电机的振动变形和噪声水平都明显大于硅钢电机,非晶电机的噪声高出硅钢电机5 dB。     

混合定子铁心再制造电机应变数值仿真与转矩不平衡分析

提出将永磁电机的机壳、端盖、转子等零部件留用,定子铁心更换为由非晶合金叠片和硅钢叠片轴向混合叠压而成的混合定子铁心的永磁电机再制造方式。以一台混合定子铁心再制造电机为对象,分析了电机的空载气隙磁密轴向分布规律;计算了非晶合金定子和硅钢定子对应的径向力密度,应用电磁机械耦合模型对再制造电机应变进行数值分析;研究了再制造电机单位电磁转矩轴向分布规律,给出了再制造电机电磁转矩计算公式,发现了非晶合金定子和硅钢定子对应电磁转矩不相等引起的转矩不平衡现象,分析了转矩不平衡对转子铁心的影响。制作了再制造电机并进行了振动试验,试验结果证明了分析的正确性。     

新型分段定子开关磁阻电机转矩增强和径向力减小的分析研究

开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域，然而与永磁电机相比，其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机，并在每个定子块两侧增设永磁体，构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。首先介绍了拓扑结构和原理，磁路等效法证明了永磁体对气隙磁通加强作用，同时通过有限元仿真得出永磁体对转矩密度的影响并得出优化永磁体厚度。其次建立外转子齿顶开槽模型分析径向力减小的原理，同时对不同槽口宽度和深度模型仿真分析，得到优化尺寸。最后仿真表明，分段定子混合励磁开关磁阻电机的平均转矩提高了34.2%,转矩脉动下降了19.3%,定转子重叠区间的径向力波降低了12.5%,有效降低了径向力，改善了振动噪声。     

电主轴用宽弱磁调速范围永磁同步电机径向电磁力研究

基于交流绕组理论,推导了高速电主轴用宽弱磁调速范围永磁同步电机的气隙磁密计算公式,并建立有限元计算模型。归纳总结了永磁同步电机的径向电磁力的力波次数及对应频率,并与有限元的计算结果进行对比,验证了其正确性。建立有限元模型计算电机在宽弱磁调速范围下的径向电磁力波,得出在额定转速以下径向电磁力基本不变,额定转速以上由于弱磁控制的影响,导致基波气隙磁场分量下降,谐波气隙磁场分量增加的规律,为宽弱磁调速永磁同步电机的设计开发指出了理应关注的焦点问题。     

电动汽车用ISG永磁电机在弱磁条件下的永磁体涡流损耗分析

针对内转子内置式永磁同步电机在高速运行时转子永磁体所产生温升严重的问题,以"一"型和"V"型两种不同磁极结构的35kW永磁同步电机为研究对象,在永磁体总量和磁极分块相同的情况下,利用有限元法与解析法,分析了两种磁极结构在弱磁条件下永磁体表面的磁通及其变化情况,探究了两种磁极结构的电机在相同的弱磁条件下不同转速、不同弱磁角和不同去磁电流时的转子永磁体涡流损耗大小和特点,得到在相同弱磁条件下"V"型磁极结构的永磁体涡流损耗大于"一"型磁极结构的结论。最后制造样机并进行试验,验证了有限元模型的有效性,为永磁同步电机在弱磁条件下的永磁体涡流损耗情况提供参考。     

永磁同步电机减振优化分析

永磁同步电机应用广泛，其振动噪声的研究备受关注。以一台7.5kW 8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象，通过转子修型和定子斜槽方法进行振动噪声优化。对永磁同步电机的径向电磁力波阶次和噪声主要来源进行分析。通过转子修型和定子斜槽方法，抑制永磁同步电机的振动噪声，并通过有限元法对比分析优化前后永磁同步电机的各项电磁性能。对永磁同步电机定子进行锤击法模态测试，并进行样机空载振动噪声测试，对样机不同频段的振动特性进行分析。通过研究确认，转子修型和定子斜槽可以有效降低永磁同步电机的振动噪声。     

三相交流永磁同步电动机电磁振动的理论建模与分析

交流永磁同步电机效率高、寿命长、运行可靠、维护简单,是未来调速电机重要的发展方向之一,对其电磁振动建模分析是研发低噪音交流永磁同步电机的基础。从永磁同步电机的结构出发,推导了三相交流永磁同步电机的磁密、径向电磁力以及振动的理论模型,从理论角度对永磁同步电机电磁振动的影响因素进行了分析,并给出了电机电磁振动的主要频率。通过理论建模和仿真分析得出,当永磁同步电机槽数接近2倍、4倍、6倍或8倍电机极对数时,电机产生振动频率为2倍、4倍或6倍基波频率的振动。这一结果的提出为设计同类型的永磁同步电机提供了参考依据。     

摆线副结构永磁复合电机的设计与分析

将摆线液压马达与永磁同步电机相结合,设计一种定转子为摆线副结构的永磁复合电机,给出了该电机的运行机理、电机各部分的设计方法,确定了永磁体的布置方式;对所设计电机进行有限元仿真,对比径向、切向电磁力大小,与同尺寸永磁同步电机输出转矩和功率进行对比.结果表明:所设计的复合电机能够提高切向电磁力的比例,增大电机的输出转矩,提...     

永磁同步电机的振动控制分析

在永磁同步电机悬浮的理论分析的基础上,对永磁同步电动机产生的电磁力进行分析,并且研究了电磁力的产生过程。最后通过有限元仿真软件ANSYS对永磁同步电动机的结构模态进行仿真分析,得到模态振型和相应的模态频率。研究结果表明,永磁同步电机的振动主要由定、转子之间的径向电磁力引起的,对电机的优化设计及振动控制分析提供一定的理论依据。     

盘式永磁电动机振动与噪声特性的研究

通过对盘式永磁电动机三维磁场的计算,得出了盘式永磁电动机三维磁密分布.利用Maxwell应力张量法对气隙轴向电磁力进行计算,并对力密度进行谐波分析,用数值方法找到了产生轴向电磁力谐波的规律.电动机模态分析是确定电动机定子在轴向电磁力作用下是否发生共振的重要手段.文中用三维有限元法计算了5kW盘式永磁电动机的前10阶模态.为定子振动模态阶数与声辐射系数关系的研究及振动和噪声值的预估奠定了基础.最后,通过盘式永磁电动机噪声和振动的实验研究,验证了轴向电磁力波频率与振动模态频率的关系.     

非晶合金定子铁心对再制造电机性能的影响

为提升电动汽车永磁同步电机再制造性能,采用低铁损非晶定子铁心替换了旧电机硅钢定子铁心。基于2D有限元模型,分析了额定转速下,同尺寸非晶定子铁心替换对再制造电机空载、负载性能的影响。替换后,再制造电机的效率提升1.8%,额定负载转矩减小6%。对再制造电机中非晶合金定子铁心槽型尺寸及绕组结构进行了优化。与旧电机相比,优化后的再制造电机效率提高1.9%,额定转矩不变,试验验证了仿真结果的正确性。     

永磁同步电机运行性能研究

针对凸极永磁同步电机,对其数学模型和定子电流最小控制方法进行了介绍,推导了定子电流最小控制方法对应的电流相角条件、基本转速和最大转矩。利用电机数学模型和不同电流控制规律建立了永磁同步电机运行性能仿真模型,避免了传统双闭环模型中控制器参数对仿真结果的影响。在此基础上深入研究了电机永磁磁链、凸极率、电枢电阻三个参数对电机基本转速、输出转矩等运行性能的影响,据此指出了电机电磁设计时应遵循的一般规律。     

永磁同步电主轴电磁振动研究

建立了永磁同步电主轴电磁场和电磁振动有限元仿真模型,借助MATLAB软件对振动仿真结果进行频谱分析,得到了电磁力波的波次和频率。将仿真结果与实测加速度频谱进行比较,验证了该有限元模型的实用性。分析了永磁同步电主轴电磁振动产生机理。确定了电磁振动产生的原因是径向电磁力引起的电主轴定子的共振。提出电磁力波形重构的分析方法,消除了与定子结构固有频率相近的谐波成分,从而降低了电主轴的电磁振动。为永磁同步电主轴减振研究提供了一种新的方法。     

一种新型径向混合磁轴承

为简化径向磁轴承结构，降低成本，提出一种嵌入式永磁体产生偏置磁通，通电线圈产生控制磁通的径向混合磁轴承，说明了其结构，分析了悬浮力产生机理，并进行了有限元仿真分析，径向混合磁轴承在超高速精密数控机床、磁悬浮电机等领域具有广阔的应用前景。     

车用永磁同步电机径向力波灵敏度分析和优化

为了降低电动车电磁噪声,以电动车用永磁同步电机为研究对象,建立了有限元参数化模型,计算径向力波.通过解析法和试验,验证了有限元参数化模型的正确性.应用该模型,以永磁体厚度、气隙长度、定子槽中心宽度、定子槽开口宽度4种结构因素为设计变量,以1阶、2阶、3阶径向力波能量和径向力波均值最小为目标函数,进行了影响径向力波的结构因素灵敏度分析.结合电机设计要求,提出了改变气隙长度和定子槽中心宽度的参数优化方案,有限元计算结果显示优化方案改善了径向力波.     

永磁同步电机激励特性分析

分析了永磁同步电机振动激励的特性。从电机的噪声来源角度看,电机振动主要分为机械振动、电磁振动和空气引起(带风扇)的振动。电机的机械振动包括转子不平衡(可分为静不平衡、偶不平衡和动不平衡三种类型)、转子不对中、滚动轴承振动等;电机的电磁振动包括径向电磁振动和切向电磁振动,前者影响动力总成壳体的振动声辐射性能和悬置系统以及传动系统的高频振动性能,后者对车辆传动系统低速扭转振动的影响比较大,从而进一步影响整车的振动和噪声。随着电动汽车技术的发展和环境保护要求的提高,对引起电机噪声的激励进行深入细致的分析显得十分必要。     

不同定子铁心材料对永磁同步电机铁耗的影响

为分析不同定子材料时的永磁同步电机铁心损耗的大小及分布趋势,对比了b20AT1200及Metglas2605SA1两种不同材料定子铁心的损耗分布。以一台8极48槽50k W的内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPM)为对象,借助Ansoft Maxwell有限元方法对硅钢带材及非晶带材永磁电机损耗分布分别进行了分析。结果显示,50k W的硅钢片永磁同步电机铁心损耗为300.9412W,非晶合金永磁同步电机铁心损耗为100.6233W,铁心损耗下降了66.56%;将定子铁心划分成齿顶、齿身、齿根和铁轭四个部位,两种不同材料电机铁心损耗主要分布均在齿身和铁轭部位,齿顶部位由于体积小所占损耗比重最低。损耗结果同实际情况一致,验证了铁心损耗计算的有效性。