电动汽车用V型磁钢转子永磁电机的电磁振动噪声削弱方法研究

电动汽车用永磁同步电机的电磁振动噪声水平直接影响着电动汽车的NVH性能。基于理论分析与Ansys多物理场有限元分析平台,研究一台电动汽车驱动用永磁同步电机的电磁噪声特性,并进行优化分析。电机的电磁噪声主要来源于电机定子齿部的电磁激振力,不同转子结构会对磁场产生不同的影响,通过优化转子隔磁桥结构进而改变电机定子齿部的电磁激振力,降低电机的振动噪声。分别建立优化前后电机的电磁场有限元模型,仿真得出作用于电机定子齿部的电磁激振力;建立优化前后电机结构3D有限元模型,计算电机结构的径向模态频率;通过对电机定子结构的振动响应进行有限元仿真,得到电机定子结构的振动响应频谱。最后,通过ANSYS Acoustics有限元仿真分析得到电机电磁噪声特性。通过对比优化前后的结果可知,优化后的电机在保证电磁性能的前提下有效降低了电机的振动噪声,并通过实验验证了仿真结果的有效性。     

核屏蔽感应电机效率和功率因数综合优化设计

以核屏蔽感应电机为研究对象,在额定负载的情况下,对电机气隙长度、定子槽口宽度、定子屏蔽套厚度和定子槽宽等相关参数进行优化设计,以提高核屏蔽电机效率和功率因数。根据优化参数的个数和各个参数的水平数建立田口正交表,再利用有限元进行仿真计算,得出优化的最佳方案,优化后的电动机效率和功率因数均得到了一定提升。     

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。     

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。     

基于结构参数分级优化的电机电磁噪声抑制

通过优化结构参数以抑制车用驱动电机电磁噪声的关键问题在于不降低电机输出性能时,如何对繁多的结构参数进行有序、高效和有效的优化.对此,以影响电磁噪声与输出性能的径向电磁力与电磁转矩模型为优化目标,通过基于多项式拟合的关键系数对结构参数进行敏感性分析、筛选与分级.在此基础上综合多目标遗传算法、响应面法以及下降单纯形法对结构参数进行分级优化并对优化结果的全局性进行验证.在相同优化环境下,优化的效果、效率与方法适应性相较于单级优化均有所改善.结构声学仿真表明,分级优化后电磁噪声强度得到抑制且声品质得以改善.     

基于无人机技术的复合绝缘子憎水性检测方法

为提高复合绝缘子憎水性检测的效率和安全性,提出一种利用无人机替代人工登高的检测方法。通过有限元软件分析了无人机靠近电力传输线对电场分布的影响,给出了其安全飞行距离。研制出一套无人机机载憎水性检测装置,实现了喷水作业和图像采集的无人机化,并通过图像识别和特征提取算法完成了憎水性等级的自动判定。为降低雷电间接效应危害,提高飞行安全性,针对雷电对机身内部电缆雷电感应耦合的影响,采用基于有限元积分与传输线矩阵法的电磁仿真软件CST对飞机内部电缆进行雷电流脉冲仿真研究,分析在雷电流分量A作用下,不同布局电缆感应电压和感应电流耦合情况。仿真结果表明,内部电缆感应电压和感应电流受电缆布局影响较大,且非屏蔽电缆和屏蔽电缆上的感应电压具有明显差异,随着飞机内部非屏蔽电缆与机身蒙皮间距离的增大,非屏蔽电缆感应电压呈线性增长。     

飞机电缆雷电间接效应的耦合特性仿真研究

为降低雷电间接效应危害,提高飞行安全性,针对雷电对机身内部电缆雷电感应耦合的影响,采用基于有限元积分与传输线矩阵法的电磁仿真软件CST对飞机内部电缆进行雷电流脉冲仿真研究,分析在雷电流分量A作用下不同布局电缆感应电压和感应电流耦合情况。仿真结果表明,内部电缆感应电压和感应电流受电缆布局影响较大,且非屏蔽电缆和屏蔽电缆上的感应电压具有明显差异,随着飞机内部非屏蔽电缆与机身蒙皮间距离的增大,非屏蔽电缆感应电压呈线性增长。     

定子无铁心轴向磁场永磁电机永磁体涡流损耗研究

为解决定子无铁心轴向磁场永磁电机(无铁心AFPM)温度过高导致电机运行性能降低的问题,针对电机永磁体进行了深入研究。利用MAXWELL三维电磁场有限元分析软件建立电机有限元模型,仿真电机在三相正弦电流源驱动下永磁体电磁分布,计算平均涡流损耗。采用对永磁体分块及加屏蔽层的方式减小涡流损耗;在对永磁体分块时,做不同方向的分割,并进行仿真,分析对比并得出横向分割为3块效果最佳;在利用电磁屏蔽原理减小涡流损耗时,先对可靠性进行验证,后利用MATLAB曲线拟合得出屏蔽层厚度的最优值。     

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。     

电动汽车驱动用分数槽永磁同步电机电磁噪声优化

分数槽永磁同步电机因存在较低阶次的径向电磁力,导致其电磁噪声较大。基于理论分析、Optislang多目标优化平台与Ansys多物理场有限元分析平台,对一台电动汽车驱动用8极36槽永磁同步电机的电磁噪声进行分析和优化。电机的电磁噪声主要是由作用于定子齿上的径向电磁力波使定子铁心振动变形引起,在定子齿顶开辅助槽并对其齿槽参数进行优化,以削弱径向电磁力。建立电机的二维有限元模型,利用Optislang对不同工况下的定子辅助槽及齿槽参数进行多目标优化,计算得到Pareto前沿并从中找到相对最优解。对比分析电机优化前后定子齿部的径向电磁力,将其映射到所对应的三维结构上,利用Ansys计算得到电机优化前后的电磁噪声,并通过样机的噪声试验验证了仿真结果的有效性。     

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。     

车用异步电机的电磁噪声分析与抑制

分析车用异步电机的电磁噪声问题。分析一台电动汽车牵引用异步电机空载噪声过大的原因,定位噪声的主要来源。基于Ansys Workbench多物理场仿真分析平台建立样机的电磁-结构-声场仿真模型,对样机的电磁噪声进行仿真预测,并通过试验测试和有限元仿真的噪声频谱对比验证电磁噪声仿真的正确性。对样机电磁噪声过大的原因进行理论分析,通过更改槽配合抑制电磁噪声,并通过噪声测试验证理论分析的正确性。     

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。     

铸铜转子双三相异步电动机设计与优化

以新型电动车用驱动电机为设计目标,利用有限元软件建立铸铜转子双三相异步电动机二维电磁仿真模型,计算电机的峰值输出转矩和功率。对比分析铸铜转子与铸铝转子在效率方面的差异,进一步计算电机的效率分布,通过调节定子和转子槽型来优化电机的效率分布,使电机的最高效区域分布在电动车的常用工况区;对比分析对称电压供电情况下,双三相定子绕组与三相定子绕组在一相忽然断路时对电机转矩的影响,并给出双三相电机缺相运行时的控制策略。以电机的实测数据来验证仿真计算的正确性,电机输出特性满足电动汽车需求。     

内置式永磁电机磁极优化及磁热耦合仿真

针对分数槽集中绕组永磁同步电机的损耗高、效率低等问题,提出通过对内置式永磁电机转子磁路结构进行优化的方式来提高电机效率,并利用有限元方法进行计算、建模仿真和验证。利用有限元分析方法,分别针对一字型、弓型、阶梯型、线性型等转子磁路结构电机进行空载、负载的电磁计算与分析,计算结果表明,在电机功率、尺寸、转速相同,永磁体用量和位置相同的情况下,磁极优化后电机的反电动势波形更好、损耗更低、效率更高。为了进一步验证电磁场分析结果的正确性,将电磁计算结果以热载荷的形式加载到电机有限元温度场仿真的模型中,通过有限元电磁场与温度场耦合仿真,进一步证明磁极优化后电机的效率显著提高,温升明显下降,电机磁极优化可以大大提高电机的效率。     

考虑磁致伸缩效应的电机应力数值仿真与实验

电机振动噪声的来源之一是电机定子铁心硅钢片的磁致伸缩效应。首先建立电磁-机械耦合数值模型,并在有限元分析软件中进行计算,研究磁致伸缩力单独作用与电磁力单独作用对电机定子硅钢片的影响。数值仿真结果表明:电机定子结构中磁致伸缩力为主要应力来源,定子铁心硅钢片中低频振动频率为供电频率的1倍频率与2倍频率。根据仿真思路设计实验,取出电机转子以保证主磁路通过电机定子,通过振动测量设备采集电机定子表面的振动信号进行分析,对仿真结果进行证明。计算理论与实验方法对分析磁致伸缩效应对电机定子振动噪声的影响具有重要的指导意义,对电机低噪声化的研究具有一定的学术意义和参考价值。     

基于APC控制的开关磁阻电机性能分析

针对开关磁阻电动机二维有限元计算考虑端部效应问题,为提高其电磁场的计算精确度,根据开关磁阻电动机(SRM)性能及其系统的结构特点,搭建了SRM及其控制系统的整体模型,在电磁场基本理论的基础上,采用有限元法对角度位置控制( APC)控制下的SRM的电磁场进行了数值研究.在理论计算的基础上得出了SRM的输出转矩、相电流波形以及磁链等参量的变化曲线,并对其进行了详细地分析,同时将数值计算结果与实测结果进行比较,验证了二维仿真中考虑绕组端部磁场影响的模型的合理性,为SRM性能优化及温升和噪声地研究提供了理论依据.     

直线感应电机的有限元仿真与分析

分析了用于城市轨道交通的直线感应电机的结构特征及其等效电路,阐述了相关参数的计算方法,包括电机励磁电抗、效率、功率因素等,并应用Ansoft有限元软件,对一台直线感应电机样机进行了电磁分析。通过有限元仿真与分析,得出了电机内部电磁场的分布特点和规律,研究结果为直线感应电机电磁设计提供了理论基础。同时,仿真结果对今后电机控制系统的设计有着重要意义。     

无线供电式音圈电机的磁路优化设计

针对音圈电机在长时间往复运动容易发生故障的缺陷,提出一种取消供电引线,利用电磁感应原理进行非接触电能传输的新型音圈电机结构。本文对新型音圈电机的供电结构进行了数学模型推导分析,并且通过有限元优化分析软件对不同永磁体分布方式和结构尺寸参数下的气隙磁密进行分析,提出了相应的优化思路。最后完成对永磁体磁路结构和供电磁路结构的尺寸优化设计,令该新型结构可以满足设计要求并制作了一台样机验证了该优化结果