基于模态分析的永磁同步电机噪声研究

以某新型号永磁同步电机为研究对象,分析其径向力波来源,并通过Maxwell建立二维电磁仿真模型,计算其在工作时的径向电磁力,利用傅里叶变换进行时空二维分解;对两台不同壳体方案(包括前后端盖)的电机进行模态和噪声测试,确定了电机的0阶电磁力的48倍频与电机整机呼吸模态共振是噪声主要来源;对比了两台电机单壳体与前后端盖部分相同模态的固有频率大小,说明了两台电机壳体部件刚度大小,同时测试分析了两台电机噪声水平,说明电机电磁噪声不仅与单壳体刚度有关,与前后端盖也有一定的关系,并进行了试验验证,从噪声优化方面为电机设计提供一定的借鉴。     

基于试验的车用爪极发电机噪声源识别与分析

针对某型车用爪极发电机的噪声问题,基于试验对其噪声源进行了识别与分析。首先,测试了该型号4台不同结构(是否带风扇)的爪极发电机在空载和负载时的振动噪声;然后,利用阶次分析的方法识别了机械噪声、气动噪声和电磁噪声,并通过流场仿真和电磁场理论解释了气动噪声和电磁噪声产生的机理;最后,对各噪声源的贡献量进行了分析。结果表明:爪极发电机电磁力会产生6k(k=1,2,…)阶电磁噪声;冷却风扇、转子和开槽定子均会产生气动噪声;电机运行时中低转速以36阶电磁噪声为主,高转速阶段以8,10,12阶气动噪声为主;机械噪声由于其幅值较小,对总体噪声影响不大。本研究对发电机的设计和优化具有一定的指导意义。     

车用永磁同步电机径向力波灵敏度分析和优化

为了降低电动车电磁噪声,以电动车用永磁同步电机为研究对象,建立了有限元参数化模型,计算径向力波.通过解析法和试验,验证了有限元参数化模型的正确性.应用该模型,以永磁体厚度、气隙长度、定子槽中心宽度、定子槽开口宽度4种结构因素为设计变量,以1阶、2阶、3阶径向力波能量和径向力波均值最小为目标函数,进行了影响径向力波的结构因素灵敏度分析.结合电机设计要求,提出了改变气隙长度和定子槽中心宽度的参数优化方案,有限元计算结果显示优化方案改善了径向力波.     

深沟球轴承中球的自转规律研究

建立航空发动机高低压转子系统中深沟球轴承的拟静力学模型,运用Newton-Raphson法进行求解,分析载荷和转速对深沟球轴承内部载荷分布和球自转规律的影响。结果表明：深沟球轴承在转速不高时,径向力的改变对钢球自转角速度的影响不明显,而在转速较高时,随着径向力的增加,钢球自转速度逐渐增大;随着径向力的增加,承载区最外侧钢球的自转角速度比承载区内侧钢球的自转角速度增幅大;随着转速的增加,钢球的自转角速度增加。     

采煤机永磁传动系统电机定子振动特性研究

为了降低采煤机永磁传动系统中的电机定子振动，基于永磁体磁链模型，结合电机矢量控制建立考虑齿槽效应的永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，简称PMSM）模型。对包含永磁同步电机、齿轮传动系统、截割滚筒负载特性的采煤机永磁传动系统机电耦合动力学模型进行仿真，得到有载工况气隙永磁体径向磁通密度与电枢电流径向磁通密度。在此基础上，分析了定子硅钢芯与非晶合金芯的电磁力、磁致伸缩力、振动位移与共振点。定子为硅钢芯时，磁致伸缩力最大值达到电磁力的23.8%，在电机转速为393 r/min时出现激励频率18fm引起的共振现象；定子为非晶合金芯时，磁致伸缩力相较于硅钢芯时明显增加，最大值达到电磁力的58.5%，在电机转速为288和433 r/min时出现激励频率18fm和12fm引起的共振现象，在实际使用中应加以注意。     

新型分段定子开关磁阻电机转矩增强和径向力减小的分析研究

开关磁阻电机由于结构简单和启动转矩大等优点应用于许多领域，然而与永磁电机相比，其表现出较低的密度转矩和较大的振动噪声。文中提出一种新型分段定子开关磁阻电机，并在每个定子块两侧增设永磁体，构成分段定子混合励磁开关磁阻电机。首先介绍了拓扑结构和原理，磁路等效法证明了永磁体对气隙磁通加强作用，同时通过有限元仿真得出永磁体对转矩密度的影响并得出优化永磁体厚度。其次建立外转子齿顶开槽模型分析径向力减小的原理，同时对不同槽口宽度和深度模型仿真分析，得到优化尺寸。最后仿真表明，分段定子混合励磁开关磁阻电机的平均转矩提高了34.2%,转矩脉动下降了19.3%,定转子重叠区间的径向力波降低了12.5%,有效降低了径向力，改善了振动噪声。     

永磁同步电机定子振动特性分析

为了研究永磁同步电机电磁力导致电机振动与噪声问题,采用有限元法对电机气隙磁密进行分析,得到电机在空载运行时的气隙磁场和径向电磁力;接着对永磁同步电机定子系统进行模态分析,获得电机定子系统结构固有频率,分析了径向电磁力对电机模态振动影响;同时采用模态试验,并将有限元仿真数据与模态试验数据进行对比,验证了有限元模态分析的可靠性。结果表明:该永磁电机定子径向电磁力波频率与定子结构模态频率相差较大,不会因电机径向电磁力产生共振.,相关研究工作为永磁电机设计与优化提供参考。     

基于动力学分析的喷涂机器人电机选型

电机驱动负载的计算是喷涂机器人电机选型中的核心问题之一,而喷涂机器人工作时产生高度的动态载荷,增加了电机负载计算的复杂性.针对喷涂机器人电机选型的复杂性,应用虚拟样机技术,建立喷涂机器人的关节电机峰值预估模型,搜索喷涂机器人在工作空间内关节峰值扭矩,从而获得电机的驱动负载.利用峰值扭矩与转速准则进行电机的选型,把驱动负载和候选电机表示在标准峰值扭矩-转速(T(*)max-ω(*)max)图中,利用该图可以直观、方便选择电机.     

外部与内部激励对正时齿轮传动系统动力学的影响

为了分析外部与内部激励对正时齿轮传动系统动力学的影响,采用AVL_EXCITE Timing Drive动力学软件建立正时齿轮传动系统的动力学模型,分析外部激励如负载扭矩、曲轴转速波动与内部激励如齿侧间隙等对动力学的影响;比较不同载荷、是否加载曲轴转速波动和不同齿侧间隙下的齿轮角速度和啮合力曲线。结果表明:角速度与啮合力曲线峰值位置与负载峰值位置相近,其峰值受负载峰值影响较大;在凸轮轴齿轮需要扭矩输出的情况下,齿轮在驱动侧产生的啮合力显著高于背隙侧产生的啮合力;曲轴转速波动的存在,使得动力学结果发生了较大的变化,为了更为准确地进行动力学分析,曲轴转速波动是必须考虑的因素;增大齿轮齿侧间隙,角速度与啮合力峰值也相应地变大,角速度波动加剧,啮合过程中的振动与冲击更加明显;齿侧间隙设计太小又会造成加工难度及成本的增加,因此需要合理地选择齿侧间隙。     

某柴油机喷油泵齿轮扭矩相位优化

齿轮敲击是发动机振动噪声的重要激励来源,减小齿轮敲击对于降低发动机辐射声压级、改善声音品质具有重要意义。为降低齿轮敲击噪声,建立了齿轮驱动系统及配气机构的动力学仿真模型,本模型考虑了各转速下的曲轴转速波动以及齿轮系各驱动附件的力矩,计算得到了各齿轮啮合副的随时间域的齿轮啮合力。通过改变喷油泵齿轮扭矩相位,得到一系列的时间域的齿轮啮合力和齿轮轴承载荷,通过将时域的齿轮轴承载荷转化为频域的齿轮轴承载荷,总结了齿轮轴承总力的计算方法,以此齿轮轴承总力来评价齿轮系激励力的大小。通过对比确定了轴承载荷较小的喷油泵齿轮扭矩相位,得出了最优的相位和最差的相位。在发动机台架试验中亦采用相应的扭矩相位进行发动机九点噪声试验,通过试验得到了喷油泵扭矩相位与噪声大小的关系。试验与仿真两者的扭矩相位对噪声的影响关系一致,验证了喷油泵齿轮扭矩相位优化方法的有效性,可通过此方法来对柴油机喷油泵的最佳相位进行优化。     

基于弹性联接的吸尘器电机振动噪声抑制研究

针对吸尘器电机振动引起噪声过大的问题,提出一种基于弹性联接的噪声抑制方法。首先,建立了吸尘器电机隔振系统模型;其次,对吸尘器电机罩进行了动力学分析,获得了电机罩在各阶谐振频率下的振型,揭示了电机罩易受振动影响的结构部位;最后,设计了电机振动抑制装置并对其关键零/部件进行了静力学分析。同时采用噪声测试仪对电机在不同转速下的整机噪声进行了测试。结果表明,所设计的电机振动抑制装置能有效抑制电机振动噪声,整体噪声最大降低了约4.5 dB。     

汽车同步带传动噪声分析与试验研究

以齿形为ZA和RU型的汽车同步带为研究对象,研究了齿形对同步带传动噪声的影响规律。建立了两种齿形同步带的振动仿真模型,求解横向振动频响曲线,以振动频响结果作为边界元条件,进行了同步带两轮传动的声学仿真分析,通过仿真获得场点频域曲线和噪声分布云图;基于声阵列技术搭建同步带传动噪声源识别装置,进行转速对两种齿形同步带噪声影响规律的试验研究,得到了不同转速下同步带传动噪声的噪声分布云图。通过仿真结果与试验结果的对比得知,在共振区,不同齿形的共振发生频率不同;在非共振区,噪声幅值随转速的增加而增大,且RU型同步带传动噪声比ZA型同步带传动噪声高约4 d B。     

考虑正负转速差的湿式离合器带排扭矩损失研究

基于某湿式多片式离合器的实际结构与带排扭矩损失的产生机制,分析在正负转速差下油液对摩擦片油槽作用的不同以及对带排扭矩损失的影响,并通过仿真与试验获得正负转速差下带排扭矩损失的变化规律。仿真与试验结果表明:在负转速差下,由于摩擦片的转速较大,其油槽侧面产生的动压力也较大,带排扭矩损失也相比正转速差时要大。对离合器带排扭矩损失在正负转速差下对自动变速箱换挡过程换挡力的影响进行分析,发现负转速差下需要的换挡力比正转速差下的换挡力大,因此负转速差下有换挡困难的风险。     

电动汽车永磁无刷轮毂电机控制策略建模

针对轮毂电机的独立控制问题进行研究,分析轮毂电机的基本结构和类型,建立了无减速机构的轮毂电机动力学计算模型,探讨轮毂电机电磁转矩的控制方法。在理论分析的基础上,建立了轮毂电机的直接转矩控制方法模型、车辆控制模型和地面负载输入模型,研究不同路面情况和控制转矩输入下,轮毂电机的滑移率和轮速的差异性关系以及制动过程中定转子间隙变形情况,选择了合适的轮毂电机制动控制方法。仿真和试验结果表明,轮毂电机的转矩控制方法具有控制精度高、响应迅速的特点,搭载轮毂电机的电动汽车具有良好的操纵稳定性。     

点蚀故障对齿轮传动系统噪声的影响

针对不同数滚机床齿轮齿面点蚀故障严重程度对齿轮传动系统噪声的影响,基于赫兹理论力学模型,运用ABAQUS创建了齿轮副的应力仿真分析模型,求解在未点蚀及不同点蚀故障严重程度下齿面最大接触应力,并对比了传动扭矩对不同点蚀故模型最大接触应力的影响。开展了不同齿面点蚀故障齿轮模拟工况下的噪声测试实验,通过对比齿轮副试样噪声的敏感性分析不同点蚀故障严重程度的影响。有限元结果表明,传动扭矩与齿面最大接触应力呈线性关系,点蚀故障越严重,齿面点蚀区域接触冲击应力越大;齿轮故障噪声测试实验研究结果则表明,基于微点蚀、点蚀失效形式之间存在的竞争机制,点蚀故障越严重,对应的噪声曲线峰值越大;随着齿轮负载、转速的增大,点蚀故障齿轮噪声也逐渐增大。     

塑料行星齿轮系统振动与噪声特性的研究

为了进一步了解塑料行星齿轮传动系统的传动特性,建立了塑料行星齿轮传动系统的物理模型和实验模型.对塑料行星齿轮传动在不同工况下的振动特性及噪声特性进行了研究.研究结果表明:塑料行星齿轮传动的振动主要分布在齿轮啮合基频带及各次倍频、谐频带和转子不平衡频带等;转速和负载的增大加剧了塑料行星齿轮在啮合基频处和谐频处的振动强度;负载的增加会抑制塑料行星齿轮在啮合2倍频处的振动强度;负载和转速的增加会明显的抑制转子不平衡的影响;噪声随着转速的增大而增大,负载的增大会抑制噪声的强度,噪声的峰值与各频带的共振峰值有着对应的关系.     

基于正交试验的汽车同步带传动噪声预测方法研究

基于两轮无负载的试验方法对汽车同步带传动系统进行噪声正交试验,系统分析了主动轮转速、同步带带宽、张紧力等3种参数对同步带传动噪声的影响规律。通过对正交表进行回归扩展,在不增加试验次数的基础上,建立了以汽车同步带传动噪声为目标函数的回归数学模型,并通过试验验证了该数学模型的准确性,为汽车同步带传动噪声影响因素的研究提供了方法,实现了对汽车同步带传动噪声的预测。     

转子静偏心时异步电机径向力特性分析

针对异步电机转子静偏心时产生的径向力引起的电机振动和噪声问题,通过有限元软件,采用近似解析法和电磁场数值解相结合的方式,对异步电机的径向力的特性进行了分析.首先,通过麦克斯韦应力求解公式推导出了异步电机转子静偏心时主要径向力的阶次和频率分布;然后利用ANSYS有限元软件求解了异步电机转子静偏心时电机气隙磁场的分布情况,最后利用Matlab结合电机径向力计算公式得出了此时电机径向力的分布特性,结合时空傅里叶分解得到了电机转子静偏心时径向力频率、阶次和幅值的分布情况.研究结果表明,该理论算法与有限元算法相结合的计算方式对异步电机转子静偏心时径向电磁力的分布做出了较为准确的分析.     

电动汽车轮毂电机磁—热双向耦合研究

针对电动汽车轮毂电机热负荷大、温升显著等问题,对轮毂电机的电磁场和温度场进行了仿真研究。首先,建立了表贴式外转子轮毂电机的几何模型;基于电磁场有限元模型和等效热网络模型,采用电磁—热双向耦合,实现了两物理场间损耗与温度数据的交换,准确计算出了电机损耗和温升数值;通过损耗和机壳的温升试验值,验证了电磁—热双向耦合仿真结果的合理性;采用该方法参数化分析了轮毂电机的结构。研究结果表明:气隙长度增加,定子铁心和绕组温度均随之上升;随着定子槽深度的增加,定子铁芯的温度呈先上升后下降的趋势。     

压缩机用永磁无刷直流电机的多物理场分析

为了降低电动涡旋压缩机的电机电磁噪声,对于有外套的弧形磁片式转子电机在中低频电磁噪声较为明显的情况,提出采用内置V型径向式转子电机,并对样机进行了多物理场联合仿真和实验测试.通过仿真分析得到了内置V型径向式转子电机在1000～6000 r/min的6个转速下的多物理场的振动等效辐射声功率瀑布图以及噪声的远场声压级瀑布图,并在噪声室通过汽车空调压缩机噪声测试运转台测试了样机的振动及噪声,将仿真的数据与实验数据进行对比,验证了基于ANSYS Workbench平台永磁无刷直流电机在多转速下的耦合场分析的准确性.