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。     

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。     

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.     

注塑机用永磁同步电动机的设计与分析

为改善注塑机用永磁同步电动机的气隙磁密波形,降低振动和噪声,提出一种新的转子结构。设计了一台8极36槽永磁同步电动机,在转子铁心上适当打孔和开槽,借助电磁场有限元分析软件ANSYS Maxwell,建立电机模型,并对电机空载气隙磁场、齿槽转矩、电磁转矩及径向电磁力波进行了分析与计算,仿真结果表明,采用该转子结构可减少电机转矩脉动和气隙磁场谐波。样机试验结果验证了该电机设计的合理性。     

基于Maxwell的整数槽永磁同步电动机分析与设计

为降低整数槽永磁同步电动机的振动和噪声,提出一种新的磁极偏移方法,设计了一款2 000 r/min,52 k W、8极48槽永磁同步电动机。基于Ansoft/Maxwell,创建了电动机的二维有限元模型,计算和分析了电动机的齿槽转矩、转子气隙磁场、输出转矩和径向力波。仿真结果表明:通过采用该磁极偏移方法,可以降低电动机的转矩脉动和噪声。仿真结果与样机试验结果误差在5%以内,验证了该电动机设计的可靠性。     

分数槽集中绕组永磁电动机的槽极选择与径向力分析

介绍了分数槽集中绕组永磁交流电动机槽极选择的主要依据。简要介绍了永磁电机径向力波分析的理论,重点分析了分数槽集中绕组永磁交流电动机的主要谐波类型。利用有限元分析方法计算了10极分数槽集中绕组永磁交流电动机的谐波磁场,进行了径向力波分析。综合对比不同槽数下电动机的绕组系数、低阶力波含量和齿槽转矩,选择出合适的槽极配合。     

分数槽永磁同步电动机优化分析

简要分析了分数槽永磁同步电动机电枢磁场的谐波,利用Maxwell 2D有限元分析软件分别仿真计算了36槽30极、32极、34极三台永磁同步电动机的永磁体磁场,通过傅里叶分解得到永磁体磁场的各次谐波及幅值,进行了径向力波分析。通过径向力波分析结果确定最佳的槽极配合,同时分析了不同极弧系数对永磁同步电动机齿槽转矩的影响。此分析方法对永磁同步电动机的优化设计具有一定的参考价值。     

外转子永磁同步电动机的分析与设计

设计了一款167r/min、36槽30极、11.6k W的外转子永磁同步电动机。利用ANSYS/Maxwell有限元分析软件建立了该款电动机的二维有限元仿真模型,对齿槽转矩、定转子气隙磁场、输出转矩进行了仿真,对径向力波进行了分析,结果表明该款电动机的力波次数均为0,有利于降低电动机的振动与噪声。在工程实践上具有一定的参考价值。     

转子结构优化削弱车用永磁同步电机振动噪音

针对内置式永磁同步电机由低阶齿谐波引起的电磁力波产生的电磁噪声大的问题,以一款8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象,结合麦克斯韦应力张量法与气隙磁场理论给出低阶齿谐波引起的主要噪声倍频.提出了采用转子分段斜极和转子开辅助槽的方法来削弱由低阶齿谐波引起的径向电磁力波,从而削弱该电机的电磁振动和噪音.建立了转子分段斜极的电磁力波解析模型,分析了转子分段斜极与转子开辅助槽对电机电磁噪音的削弱机理.建立了电磁有限元和结构声场耦合模型进行仿真分析,仿真结果表明由一阶齿谐波引起的0阶12f1电磁力在电机工作高速时接近定子0阶固有频率时会达到共振条件激发幅值大的噪音.样机噪声实验结果表明转子结构优化后有效削弱了由一阶齿谐波引起0阶12f1电磁力产生的48倍频电磁噪音.     

永磁同步电动机振动和噪声抑制的研究

本文以一款存在较大振动和噪声的注塑机用永磁同步电机为例,利用解析法推导出径向电磁力产生原理和分、整数槽定子绕组的谐波次数,提出定子采用整数槽来减小电机径向电磁力,转子上挖孔和开槽来降低气隙磁密幅值,削弱齿槽转矩和转矩脉动,然后利用Ansys有限元分析软件对这两款电机的气隙磁密波形、定子磁场谐波含量、径向力波等进行对比分析,并制作了样机,通过样机噪声实验发现该方法可有效抑制永磁同步电机的振动和噪声,对改善电机性能具有一定的参考价值。     

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,仿真分析了电机的振动噪声.结果表明采用开辅助槽的转子结构减少了气隙磁场谐波,降低了全工况范围内影响电机电磁噪声的主要阶次电磁力密度,削弱了电机的振动噪声.     

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。     

极槽数配合对永磁直线同步电动机动子法向振动的影响

永磁直线同步电动机法向磁场力波动是引起精密机床直线进给系统振动的主要原因,为分析不同极、槽数配合对永磁直线电机法向振动的影响,采用有限元法计算了不同极、槽数配合的永磁直线同步电动机法向磁应力低阶谐波次数、直线电机动子的固有频率和振动模态,以及不同极、槽数配合的直线电机法向磁场力的激振频率。分析结果表明:永磁直线同步电动机的极、槽数相差越小则动子的主振型阶次越低,越易引起共振。精密机床进给系统永磁直线同步电机的选择应综合考虑极、槽数配合对推力波动的削弱和对法向振动的影响。     

基于解析法和有限元法的PMSM电磁力波分析

针对一款现代纺织用48槽8极整数槽永磁同步电动机(PMSM)进行磁场谐波理论和径向力波分析。采用解析法对合成气隙磁场、定子电枢绕组磁场、转子永磁体磁场进行谐波分析。利用解析模型与有限元模型的结合,对比分析了径向电磁力波次数,并设计了基于Python的预处理程序。在完全去解析化的情况下采用有限元法分析了电磁力波的幅值和频率。通过对径向电磁力波空间和时间分布上的进一步仿真,得出与力波次数表相同的谐波极对数,以及具体的力波幅值和频率。通过两者数据对比,验证了有限元法的正确性,同时可以快速、直观地定量分析电磁力波的幅值和频率,误差较小;清楚地观察径向电磁力波空间和时间分布的波动程度及波动位置,为初步判断电机电磁振动噪声的影响程度和后续减振降噪的优化设计奠定了基础。     

表贴式调速永磁同步电动机径向磁拉力分析

分析了永磁同步电动机中负载磁场的主要谐波分量,对面贴式永磁同步电动机空载及负载磁场进行径向力波分析,该方法可以有效分析永磁同步电动机的径向磁拉力,并为采取对应措施消除由其引起的永磁同步电动机振动与噪声提出了理论依据.     

电机气隙磁场谐波分析程序设计

为简化对Ansoft Maxwell 2D的电机气隙磁场傅里叶分解数据的分析和处理,利用Excel VBA设计了电机气隙磁场谐波分析程序。本文介绍了Ansoft Maxwell 2D傅里叶分解工具的使用方法,给出了谐波与横坐标的对应关系、VBA程序设计的思路和代码的实现。利用所设计的程序分别对48槽8极三相永磁同步电动机和8槽6极单相永磁同步电动机的电枢磁场进行分析,准确得到各磁场谐波所对应的次数,并验证了程序结果的正确性。本文所设计的程序对电机气隙磁场谐波的分析具有实用价值。     

不同极槽配合永磁同步电动机振动噪声分析

永磁同步电动机的极槽配合不同,其对电机振动噪声的影响也各不相同,尤其是分数槽绕组的采用使永磁同步电动机的谐波磁场变得更加复杂。利用Ansoft软件计算电机的主极磁场,再通过谐波分析得出各次谐波的幅值,最后利用分析结果计算电机的电磁噪声。计算结果与实验值吻合较好;并总结出不同极槽配合对电机电磁噪声的影响。     

分数槽永磁同步电机径向电磁力研究

由于分数槽永磁同步电机每极磁路分布不同,相比整数槽时更容易产生低次径向电磁力波,对电机的振动和噪声影响较大。从气隙磁场入手,对分数槽永磁同步电机径向电磁力及力波次数和频率进行解析计算,并以一台12槽10极分数槽永磁同步电机为例,进行了有限元仿真验证与分析,仿真结果表明解析计算结果正确。     

斜槽对永磁同步电机径向激振力波及振动的影响

以1台16极96槽表贴式永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对定子直槽和斜槽情况下的径向气隙磁密和径向电磁激振力波进行有限元分析。对直槽和斜槽的空载振动进行谐响应分析,相关试验验证了仿真分析的正确性。分析结果表明:空载振动频率与激振力波频率为对应关系,通过斜槽可以有效降低低阶激振力波幅值,尤其是槽数阶次力波,有效地降低电机振动。     

永磁同步磁阻电机径向电磁力及振动抑制

永磁同步磁阻电机(PMSynRM)具有高凸极性,磁场谐波含量高,容易出现振动噪声大的问题。以一款36S6P永磁同步磁阻电机为例,仿真研究了负载条件下的径向电磁力,分析了引起电机径向振动的主要磁场谐波。提出通过合理设计磁障跨角削弱磁场谐波,进而减小径向力波幅值,有效抑制电机径向振动。通过有限元仿真与样机振动测试验证了该方法的有效性。