基于辅助槽的永磁电机激振力波削弱方法

提出一种基于辅助槽削弱分数槽永磁电机空载激振力波的方法。首先推导永磁电机空载激振力波的解析表达式,得到对分数槽永磁电机振动噪声起主要作用的低阶激振力波的解析表达式。对激振力波阶数的分析表明,通过在定子齿上开辅助槽改变永磁电机极数槽数配合,可以削弱因极槽数配合引起的低阶激振力波。采用机械阻抗法得到未开辅助槽和开辅助槽时永磁电机电磁噪声声功率级频谱,利用有限元仿真计算和傅里叶分析对比开辅助槽前后激振力波的频谱,对比结果说明,所提方法可以有效削弱对分数槽永磁电机空载电磁振动和噪声起主要作用的激振力波。     

基于辅助槽的汽车爪极发电机电磁振动削弱方法

探讨了在汽车发电机爪极上开辅助槽对其电磁振动的影响,采用机械阻抗法分析汽车发电机的空载电磁振动,研究了通过开辅助槽来削弱汽车发电机电磁激振力,从而降低电机的电磁振动。对一台36槽12极汽车发电机进行电磁和结构有限元仿真,利用麦克斯韦张量法分析了有无辅助槽时发电机的转矩脉动以及2阶激振力波的对比。理论分析和仿真结果表明选择合适的辅助槽能够有效的降低汽车发电机的电磁振动。     

高速隐极同步发电机电磁振动分析及抑制

对高速隐极同步发电机气隙磁场以及径向电磁力波进行有限元仿真计算与分析,研究并总结了不同磁导率磁性槽楔和不同槽分度数对电机电磁激振力的影响规律,形成抑制该类电机电磁振动的优化方案。通过开展高速发电机机脚实测振动频率与电磁激振力波频谱对比研究,验证了径向电磁力波计算与分析的正确性。在此基础上,对优化方案下的电机电磁振动进行预估分析,转子齿谐波振动加速度级降低达13.5 d B,总振级降低4.6 d B,从而验证了优化方案的有效性,相关分析方法和优化措施为抑制该类发电机的电磁振动提供可靠的参考。     

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。     

双斜槽感应电机气隙偏心时的径向电磁力分析

为了分析双斜槽感应电机偏心情况下的电磁激振力,以一台笼型双斜槽感应电机为例,采用解析法分析了动偏心和静偏情况下的气隙磁密成分,并得到了不同阶次谐波相互作用产生的平均径向电磁激振力的阶次与幅值表达式。针对双斜槽感应电机,提出了适用于双斜槽的多层分段有限元模型,并获得了径向气隙磁密与径向电磁激振力的时空分布。利用二维傅里叶分解法,获取了平均径向电磁力的时空频谱,并与直槽偏心时的径向电磁力相对比,发现双斜槽能够有效削弱由偏心导致的部分附加径向电磁力。     

电机振动噪声研究(五)电磁噪声控制(续)

5.7降低电机表面振动量电机表面的振动量除直接与激振力大小有关外,还与激振力波次数及频率有关,同时与电机结构及其刚度有关。以上的方法主要是降低激振力大小来降低电机振动以控制噪声,下面介绍当激振力大小无法改变的条件下,降低电机表面振动的方法。1.增加激振力波次数(力波极对数)。次数改变时定子振动变形量的变化如(5.4)式所示,故力波次数增加,定子振动明显降低。增大由谐波磁场产生的径向力波次     

电机振动噪声研究(五)电磁噪声控制

综上所述,电机的电磁噪声辐射主要取决于气隙中径向电磁力、电机结构的振动响应,以及电机表面声辐射特性。因而降低电磁噪声的各种方法可以归结为:(1)降低电磁激振力及提高激振力波次数;(2)降低电机表面振动量;(3)降低声辐射效率。5.1 定转子槽配合幅值较大的定、转子齿谐波磁场由定、转子槽数 Z_1、Z_2决定,因而槽配合直接影响定、转子谐波磁场相互作用产生径向力的大小、次数和频率,对电磁噪声的大小和频率影响甚大。设计中正确选择配合是避免产生过大电磁噪声的关键,对笼型转子电机尤为重要。     

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。     

风机用永磁同步电动机振动和噪声的分析

为了降低永磁同步电动机的振动和噪声,以一款风机用的12槽10极永磁同步电动机存在较大振动和噪声为例,利用径向力波分析原理,提出将该款电动机的槽极配合改为24槽8极,通过将分数槽改为整数槽来减少气隙磁场的谐波分量,进而减少低阶径向力波。基于Maxwell 2D建立12槽10极、24槽8极两款电动机的有限元模型,对其进行仿真分析,分别获得定子磁场在额定负载时和永磁体磁场在空载时的气隙磁密波形并对其进行傅里叶分解,然后进行径向力波分析。经过对比分析得出,24槽8极电动机的低阶力波均为0,而且该电动机气隙磁场仅存在奇次谐波。该文为降低风机用永磁同步电动机的振动和噪声在理论上提供了较高的参考价值。     

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。     

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。     

整数槽永磁同步电动机齿槽转矩的研究

在齿槽转矩产生原理的基础上,根据解析法推导与分析了不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩,并利用Ansys有限元分析软件对不同整数槽永磁同步电机的齿槽转矩进行对比分析与研究。结果表明,采用不同整数槽的永磁同步电机,其齿槽转矩的幅值以及对电机低速运行性能的影响不同。并提出针对不同整数槽采用不同抑制齿槽转矩的方法,进行了样机测试,该分析方法可避免整数槽电机产生较大齿槽转矩,对采用整数槽减小电机径向电磁力、降低永磁同步电机的振动和噪声具有实用意义。     

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。     

整数槽同步电机低振动噪声定子结构设计

针对电机电磁振动噪声问题,依据电磁振动噪声的基础理论,采用电磁和结构弱耦合的有限元仿真方法,以1台12极72槽车用永磁同步牵引电机为例,分析在不同长宽比、槽口宽度以及结构综合变化的条件下,径向电磁力密度的情况;同时对整个电机进行电磁-结构耦合场分析,研究结构振动位移在不同定子长宽比、槽口宽度以及结构综合变化时的响应情况。综合比较分析两种仿真结果,给出了电磁振动噪声关于定子结构长宽比和槽口宽度的变化规律。最后在额定负载工况下对实物样机进行振动检测和频谱分析,与仿真数值进行对比分析,以验证仿真试验的准确性。     

车用永磁同步电机的电磁噪声分析与抑制

电机模态的准确分析是实现电机低噪声驱动设计的重要环节。当电机模态频率与对应阶次径向电磁力波频率接近时,会产生共振。以一台6极36槽的70 kW商务车主驱动永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对比分析转子开辅助槽和针对一阶齿谐波的转子分段斜极方法对电磁力波的影响。采用转子开辅助槽和转子分段斜极的优化方法后,0阶12倍频径向电磁力波幅值可减小79%。建立电机三维有限元模态仿真模型,分析电机结构部件对模态的影响,结合常用车载驱动电机的安装固定方式对外壳进行约束,分析不同约束方式下电机的模态特性。结果表明,在峰值功率8 000 r/min的工况下,优化设计方案下的0阶12倍频的径向电磁力波幅值较大,但由于频率为4 800 Hz,远离电机模态的固有频率,因此不会发生共振,降低了电磁噪声。     

高速异步电主轴电机的电磁噪声分析

采用有限元法分析了高速异步电主轴电机定子结构的动力学特性(振型、固有频率),分别采用解析法和有限元法分析了电机在额定转速60 000 r/min下空载和负载的电磁力波,利用傅里叶变换对径向气隙磁密和径向电磁力波进行了谐波分析,得到了不同阶次不同频率下的谐波幅值。还将得到的电磁力波加载到电机定子相应节点处,对高速异步电主轴电机进行了电磁振动和声场分析,并计算出电机在空载和负载情况下产生的电磁噪声。     

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。     

基于定子磁障的分数槽集中绕组永磁同步电机应用设计与分析

分数槽集中式绕组（FSCW）存在谐波含量大的缺点,易引起定转子铁心损耗和振动噪声问题,限制了其在高端领域的应用。以采用FSCW的12槽14极永磁同步电机(PMSM)为研究对象,使用有限元软件进行仿真,分析定子非绕线齿中的磁障对磁动势谐波、电磁转矩、铁心损耗及径向电磁力的影响,并与传统永磁电机进行对比。仿真结果表明,采用定子磁障的电机能够有效降低绕组磁动势低次谐波,1、3、5次谐波分别下降了87%、84%和30%,铁心损耗减小了21.1%,低阶径向电磁力减小了20%以上,实现了对噪声和振动的有效抑制。     

Effect of the stator slot opening on the electromagnetic vibration in a squirrel-cage induction motor

Field harmonics produce a radial electromagnetic force in a squirrel-cage induction motor with a particular number of rotor slots corresponding to the number of poles. The radial force causes vibration and acoustic noise. In this paper, a simplified equation for the radial force at no-load is introduced, and the relation between the width of the stator slot opening and the radial force is discussed quantitatively. The field harmonic component produced by the interaction between the fundamental magnetomotive force due to the stator current and the pulsation of air-gap permeance dominates for the radial force. Furthermore, the vibration of the stator core due to the radial force is calculated under a simple assumption. The calculated results are verified by experiments.