牵引电机整机气动噪声特性的数值模拟研究

一般牵引电机噪声由冷却风扇噪声、电磁振动噪声和机械噪声组成,其中冷却风扇引起的气动噪声是重要构成部分。建立牵引电机整机计算流体动力学(CFD)计算模型,利用DES-SST湍流模型计算牵引电机内流场,通过回转面、子午面上流线和旋涡强度分布发现风扇流道内流动分离现象十分显著,风扇进风口及叶尖处存在高强度的旋涡运动。建立牵引电机整机气动噪声有限元计算模型,以非定常流场计算结果为声源预测牵引电机辐射噪声。计算结果表明,噪声监测点上仿真计算值与试验值的总声压级最小相差0.1 dB(A),多点平均声压级相差1.8 dB(A),计算结果较准确。牵引电机气动噪声由离散噪声和宽频噪声组成,其中离散噪声的最高峰值来自于冷却风扇的偶极子噪声,且风扇叶片不等间距排列导致叶片通过频率的基频由369 Hz偏移至221 Hz。同时该频率下噪声的辐射指向性呈现典型的偶极子特征,并主要从牵引电机进出风口向外传播。试验结果可为牵引电机降噪优化工作提供参考。     

城轨牵引电机气动噪声模拟及机理研究

为探究牵引电机气动噪声特性,采用分离涡模拟方法和Lighthill声类比理论,对牵引电机流场和声场进行联合仿真求解和分析。结果表明:气动噪声源主要集中在风扇区域,由风扇周期性旋转引起,是主噪声源。噪声主要向风机下游区域传播,且声传播主要发生在水平平面上。实际测试结果表明:电机降噪首先需要控制风机产生的气动噪声。测试与仿真的平均声压级数值误差均在3%以内,说明了该仿真结果的准确性。     

地铁牵引电机气动噪声仿真关键因素研究

地铁牵引电机气动噪声仿真关键因素研究     

自扇冷式牵引电机风扇性能优化

以某自扇冷式牵引电机为例,采用计算流体力学的方法分析了通风系统的风阻、风量、流速、风扇机械损耗以及气动噪声,并进行了试验验证。结果表明,提高风扇内气流的均匀性和稳定性,减少风扇涡流,可以明显改善风扇性能、降低风扇损耗,明显降低电机气动噪声,显著提高电机效率,提高电机的性能。采用的计算分析方法和所得结论对风扇性能改进具有一定的参考意义。     

地铁永磁牵引电机冷却风扇性能与气动噪声研究

根据自扇风冷型地铁永磁牵引电机对冷却效果和气动噪声抑制的平衡设计要求,对分别采用两款冷却风扇的某一地铁永磁牵引电机的冷却效果和气动噪声进行数值分析和试验研究。两款风扇的主要差别在风扇外径,风扇B的外径比风扇A小约23%。研究结果表明,与风扇A相比,风扇B在电机风道内引起的风量、静压和消耗功率分别降低29%、47.4%和53%。在电机额定运行工况下,流量降低使电机温升增加约9 K,其满足电机温升设计要求,而相应的气动噪声降低3.3 dB(A),具有良好的降噪效果。     

低地板有轨电车牵引电机试验噪声异常的处理分析

某型低地板有轨电车牵引电机在组合试验中出现噪声异常现象,经过对比该型电机单台试验与组合试验数据后,判断该异常噪声为电机固定工装所引起。为此,通过ANSYS有限元模态仿真计算,结合工装模态测试,分析了电机固定工装对牵引电机噪声的影响,并对原有固定工装进行了设计优化,解决了组合试验噪声异常的问题。     

基于多场耦合的断条状态下感应电机电磁振动噪声规律研究

对于电机的电磁振动噪声问题,仅通过电磁计算激励源特性分析较难预测电机实际的振动噪声情况。本文基于电磁场、结构场及声场的多场耦合分析方法,以YE2-90L-4感应电机为例,结合电机结构与实际安装方式,对断条状态下的电机电磁激振力、结构振动响应以及电机周围声场声压分布进行多场联合仿真,从而计算出断条故障对于电机振动噪声的影响。最后通过进行故障试验,发现断条故障所导致的电机电磁振动噪声规律与仿真结果较吻合,该方法在电机设计初期便能对实际运行的振动噪音进行准确评估。     

感应电机预测控制改进算法

针对反电势电机模型计算电流矢量导数时进行微分运算造成系统内部高频噪声放大的问题,提出一种感应电机预测控制改进算法。使用转子磁场坐标系下的电机模型代替反电势电机模型,进而在计算电流矢量的导数的过程中避免了微分运算,在计算过程中不会对系统内的高频噪声造成放大,减小了预测控制算法在选择最优开关状态时出错的几率,进而提高了系统的鲁棒性,使预测控制算法的控制性能得到进一步的提高。仿真结果验证了改进方法的可行性,同时对比原方法和改进方法的仿真结果可以发现在同样的条件下改进方法能够更好的抑制电流畸变,降低转矩波动。     

基于内切圆弧的交流牵引电机齿肩削角降噪方法

针对交流牵引电机存在电磁噪声过大而影响其推广应用的问题,提出一种基于内切圆弧的交流牵引电机齿肩削角降噪方法.阐述交流牵引电机电磁噪声产生的根本原因及有关径向电磁力谐波空间阶次的计算方法,建立电机定子齿肩采用内切圆弧式削角处理前后定子齿槽与转子表面间气隙宽度随转子位置变化的函数关系式,分析定子齿肩削角处理对电机电磁噪声的影响,并对其效果进行仿真,同时与直线式齿肩削角法的效果进行对比分析.结果表明,交流牵引电机定子齿肩采用内切圆弧式削角处理后可显著降低其电磁噪声,并且具有比直线式削角法更好的降噪效果.最后对一台5.5kW交流牵引电机进行内切圆弧式定子齿肩削角,取得了8.4dB(A)的降噪效果,由此可见,该方法具有较好的应用价值.     

异步牵引电机电磁噪声仿真分析

概述了异步牵引电机电磁噪声的产生机理，并以某电机为例，通过对电磁力波进行理论分析、仿真分析和噪声试验验证，确定了牵引电机80 km/h考核点的最佳槽配合，对异步牵引电机噪声指标正向设计具有一定的指导意义。     

空冷电机气动噪声的分析与验证

介绍了空冷电机气动噪声的来源、测量方法以及工程上常用的气动噪声控制措施。以某空冷电机为例,采用CFD方法对外风路的稳态流场、瞬态流场以及声场进行了数值分析,将计算结果通过试验进行验证。这对自通风型空冷电机的气动噪声分析具有一定的参考意义。     

不等距叶轮的永磁电机噪声测试及特性分析

为降低电机气动噪声,针对轨道车辆风冷型永磁同步牵引电机开展噪声测试,对比分析等距叶轮和不等距叶轮的电机总噪声水平与频谱特性。研究结果表明：2000 r/min以上永磁电机的气动噪声起决定作用,1600 r/min以下是电磁噪声占主导;等距叶轮噪声频谱主要由1倍和2倍叶片通过频率、48阶、56阶、104阶和开关频率及倍频附近的调制成分构成;不等距叶轮方案具有频散降噪效果,在1倍和2倍叶片通过频率周围衍生出新的间隔为2倍转频的新激励频率。通过不等距叶轮的测试及对比分析,可为永磁电机的噪声性能提升提供指导。     

变频电机噪声分析与计算

简述了电机噪声的产生原因,以两个不同型号的变频异步电机为例,给出电机空气动力噪声的计算方法.通过对电机噪声试验值与理论计算值的对比分析,总结出抑制电机噪声,特别是空气动力噪声的有效措施,为电机设计提供理论依据.     

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。     

逆变器供电异步牵引电动机电磁设计与特性计算

针对普通工频异步电动机电磁设计和特性计算方法不适用异步牵引电动机的问题，根据异步牵引电动机的设计特点，对牵引电动机的电磁设计进行了分析，提出了牵引电动机工作特性的计算方法，然后讨论了不同工况下牵引电动机性能曲线的计算，给出了计算实例。     

基于Ansys的异步牵引电机电磁场分析

随着我国高速铁路的快速发展,对异步牵引电机的运行性能提出了越来越高的要求,为进一步优化异步牵引电机的性能,就需要准确计算异步牵引电机内电磁场的分布和特性.应用场路耦合法,在忽略定转子端部对电磁场分布影响的前提下,建立了异步牵引电机电磁场分析的场路耦合模型.基于所建模型,利用Ansys软件对一台三相4极异步牵引电机进行二维电磁场仿真计算,得到电机在不同运行状态的磁力线分布和定子电流.仿真结果与电机的设计数据有很好的一致性,证明所建场路耦合模型的正确性,为异步牵引电机的优化设计提供了理论性指导.