基于分段隔磁桥的V型转子永磁电机的振动噪声削弱方法

电动汽车用V型转子永磁电机中的电磁噪声是电动汽车噪声的主要来源,影响到乘车人的舒适度问题。本文以1台额定功率104 kW的电动汽车用V型永磁电机为研究对象,分析电机电磁噪声产生的原因,提出一种在转子中开设分段隔磁桥的方案以降低电机的振动噪声,并与不分段隔磁桥、双层分段隔磁桥方案进行比较。在Maxwell中建立仿真计算模型,并采用有限元法对多个优化方案的电机模型进行电磁性能、振动、噪声的分析比较,并通过样机的振动噪声试验证明了计算方法的正确性及准确性。结果表明,考虑到制作工艺等问题,采用单层分段隔磁桥能够在几乎不影响电磁性能的情况下,有效地减弱电机的电磁噪声。     

商用电动车用永磁同步电机电磁振动噪声削弱方法

电磁振动噪声是电机振动噪声的主要噪声源,直接影响电机的NVH特性,而电磁力是影响电磁振动噪声的主要原因。本文基于解析推导法和Ansys多物理仿真平台,针对一台250 kW的商用电动车用永磁同步电机进行研究并对其电磁振动进行了分析,指出电机气隙磁密的变化将会影响电机定子齿受到的电磁力,从而影响电磁振动噪声。本文提出了一种通过在转子表面增加凹口的转子结构改进方案以削弱电磁振动噪声,并对改进前后电机的电磁、模态、振动、噪声进行仿真计算与对比分析。经过对比优化前后的分析结果可知,优化后的电机方案在保证平均转矩基本不变的前提下,转矩脉动得到降低,电磁振动噪声得到削弱。     

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。     

电动汽车用驱动电机电磁噪声仿真方法研究

电动汽车的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)与燃油车有较大的不同,尤其是电机的高频电磁噪声,很容易引起消费者的投诉。文章对电磁激励、结构的仿真及试验模态等进行了分析和研究,并在此基础上,计算了电机系统阶次的等效声功率,为纯电驱动电机的噪声分析及解决提供了指导。     

利用定子槽口宽度削弱永磁电机电磁噪声研究

着重研究了永磁电机定子槽口宽度对电磁噪声的影响。通过电磁力解析计算得出电磁力与定子槽口宽度的计算关系。利用Ansoft软件对1台电动汽车用永磁电机进行电磁场计算,求解改变定子槽口宽度对电磁力波的影响,并用ANSYS软件对该永磁电机进行不同定子槽口宽度的2D声场计算。进行了试验验证,仿真计算与试验结果基本一致,可为该类电机削弱噪声设计计算提供参考。     

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。     

电动汽车用感应电机削弱振动和噪声的 随机PWM控制策略

采用随机开关频率脉宽调制(RFPWM)策略可使电流频谱特性趋于均匀,从而削弱电机的电磁振动和噪声。电动汽车用感应电机的固有频率较低,一般在0.6～5kHz之间,所以仅用RFPWM策略效果不明显。该文提出了电流谐波频谱整形结合RFPWM的矢量控制策略:使用带通滤波器提取反馈d、q轴电机固有频率范围内的电流谐波,并设计电流谐波频谱整形算法对其抑制,均匀其频谱特性,从而有效削弱了电机的电磁振动和噪声。最后对所提出的控制策略进行了理论分析和仿真验证,并搭建了10 kW电动汽车用感应电机对拖实验平台,通过分析控制器电流以及电机振动的数据,验证了控制策略的有效性和可行性。同时该控制策略不需要对硬件做出修改,具有很好的实用性。     

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...     

车用永磁电机电磁振动与噪声分析

为分析车用永磁电机在工作过程中的振动与噪声问题,使用JMAG软件对电机气隙磁场进行数值模拟,得到气隙磁密幅值与电磁力波频谱的变化情况。在LMS Virtual.Lab中调用Nastran求解器,分析定子结构的约束模态振型。将电磁激励力映射到定子铁心和绕组上,使用模态叠加法,计算电机振动位移响应,并以之作为声学边界,借助AML方法分析该电机在3维空间自由声场中的声压分布。对比不同测点处的声压值,发现靠近机壳中点的声压值一直较大;而靠近轴承处的声压级在中低频段较小,高频很大。另外,随着频率的增加,模态阻尼对噪声的衰减效率在逐渐下降。     

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。     

永磁同步电机电磁振动噪声优化方法研究

分析了永磁同步电机电磁振动噪声原理,计算了一台4极/6槽内置式永磁同步电机多转速下的电磁振动噪声,并通过二维傅里叶分解分析其径向电磁力谐波分量。提出一种新型定转子结构,建立以噪声和转矩脉动为目标的多目标优化数学模型,并采用响应面算法确定最优的设计参数。对优化前后电机的电磁振动噪声进行了仿真对比。结果显示,电机结构优化后,转速3 500 r/min运行时电磁振动噪声减小较为明显,从62.02 dB削弱至53.53 dB;平均转矩基本无变化,转矩脉动有所减小;多转速运行时,电机振动噪声整体性能亦得到改善,验证了该结构优化对电机电磁振动噪声有较为明显的抑制作用。     

磁钢充磁方式对永磁电机转子涡流损耗研究

为研究不同的充磁方式对永磁电机转子涡流损耗的影响,以一台6极18槽高速永磁无刷直流电动机为例,分析了径向充磁和平行充磁两种永磁体结构,建立了高速永磁电机的有限元分析模型和转子涡流损耗计算模型,采用时步有限元法分析电机在不同充磁方式下的电磁场特征,进而对两种结构电机在三种不同工作条件下的转子涡流损耗进行对比分析,最后进一步对不同极槽配合下转子涡流损耗进行分析。结果表明:空载条件下,采用径向充磁方式,高速电机转子涡流损耗较小;随着负载增加,采用平行充磁的方式,电机的转子涡流损耗更小。该研究对降低永磁电机的转子涡流损耗及性能优化具有一定的参考价值。     

双V型结构削弱永磁直线电机磁阻力波动方法

磁阻力是单边平板型永磁直线电机(PMLM)推力波动的主要组成部分,影响了其在精密驱动领域的应用,为此,提出双V型结构削弱端部效应和齿槽效应产生的推力波动的方法。首先分析齿槽磁阻力和端部磁阻力的波动规律;然后基于积分法推导齿槽效应磁阻力与磁极的V型深度之间关系。接着针对特定深度的V型磁极,推导端部效应磁阻力与V型端部电枢铁心V型深度的关系。最后,以12槽10极PMLM为例,采用有限元仿真和实验验证,结果证明该方法能够有效削弱端部效应和齿槽效应产生的磁阻推力波动。     

基于电动汽车驱动电机振动噪声优化的转子结构设计

为降低电动汽车驱动电机的振动噪声,提升电动汽车的振动噪声性能,本文以一台电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,推导出转子分段错极情况下径向电磁力的解析表达式,并分析错极角度、分段数对径向电磁力的影响。为进一步削弱电磁振动噪声,采用有限元法对比研究了未优化、转子分段错极优化,以及在分段错极基础上采用非均匀气隙这3种情况下径向电磁力和电磁振动噪声的大小;结果表明,同时采用转子分段错极和非均匀气隙的优化方式对电机径向电磁力和振动噪声削弱效果最佳。样机实验验证了仿真结果的准确性,为电动汽车驱动电机减振降噪的设计提供参考。     

一种削弱双转子永磁电机齿槽转矩方法

为了削弱双转子永磁电机齿槽转矩,研究一种既可以缩小齿槽转矩,且保证其初始相位和周期大小不变的外转子磁极偏移方法,同时给出磁极偏移角度寻优;根据内、外转子相位关系计算定子外槽偏移角度,内、外转子齿槽转矩反相位消去使永磁电机的合齿槽转矩降为最低。用有限元对该方法进行了仿真验证,结果表明,该方法可有效削弱双转子电机齿槽转矩。     

Halbach结构永磁电机的电磁振动与噪声分析

针对转子为Halbach结构的永磁电机进行额定功率下的电磁振动和噪声分析,建立了永磁电机径向力波的解析表达式,并分析了引起振动和噪声的两类主要力波,通过解析法确定了电机的主要噪声源。为了表征Halbach结构电机的电机特点及其振动噪声性能,比较了Halbach结构和普通径向充磁结构的两台电机,针对这两台电机分别进行气隙磁密的分析,以及振动和噪声的比较。对比分析结果表明,Halbach结构的永磁电机转子轭部更薄,重量更轻,气隙磁密正弦度更高。但由于径向气隙磁密3次谐波含量的不同,Halbach结构永磁电机的主要激振频率下的振动加速度幅值相比传统径向充磁结构的永磁电机高出9.56%,总声压级高出0.65 dB。分析结果为机泵一体化装备的电机选择和设计提供了研究基础。     

基于混合式磁钢转子结构的电动车用永磁磁阻电机优化设计

针对电动车用永磁驱动电机中稀土永磁成本过高的问题,提出了一种新型永磁磁阻电机。采用基于钕铁硼和铁氧体的混合式磁钢转子结构,大幅降低电机制造成本,显著提升电机性价比。并针对新型永磁磁阻电机转矩脉动过大、转矩输出能力不足的问题,进一步提出切向混合式磁钢转子结构,对切向磁钢混合配比及位置放置参数进行优化设计。搭建基于JMAG和PSPICE的MATLAB联合仿真平台,对新型电机的稳态和动态性能进行了仿真实验,实验结果验证了该方案的可行性和有效性。     

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。     

永磁同步电机电磁振动噪声抑制方法综述

论述了目前国内外永磁同步电机电磁振动噪声抑制方法的发展现状,梳理引起永磁同步电机电磁噪声的电机径向力、电机谐波以及磁致伸缩力,通过减小这些影响因素,可以达到抑制电机振动噪声的目的。例举现阶段优化电机结构和降低磁致伸缩力的有效方法,总结了需进一步研究的重点内容,为抑制电磁噪声的后续研究提供参考。     

电动汽车用永磁同步电机振动噪声的计算与分析

为了在电动汽车电机设计阶段估算电机的电磁振动噪声特性,优化电机设计,应用电机电磁场理论定性分析了产生电机电磁振动噪声最主要原因的径向力波的产生机理及特点。根据其特点,提出了一种利用模态叠加法的电机振动噪声的分析方法。利用此方法对一台燃料电池汽车用永磁同步电机进行了计算,借助有限元软件电磁和结构耦合分析方法分别计算主要径向力波在不同频率下的谐波响应,最后把响应叠加得到电机运行范围内的振动噪声的估计值。计算结果和实验结果的比较验证了计算方法的准确性以及理论的正确性。