永磁辅助同步磁阻电机的电磁分析及振动噪声优化

针对永磁辅助同步磁阻电机运行时存在振动噪声问题,采用逐层优化的方法抑制电机振动噪声.以一台1.5 kW的永磁辅助同步磁阻电机的电磁振动进行研究,推导了电机径向电磁力解析式,分析了各种磁场相互作用产生径向电磁力的阶数和频率;利用有限元软件,对定子槽口进行结构设计,削弱幅值较大的径向电磁力,对电机转子开辅助槽设计,进一步抑...     

商用电动车用永磁同步电机电磁振动噪声削弱方法

电磁振动噪声是电机振动噪声的主要噪声源,直接影响电机的NVH特性,而电磁力是影响电磁振动噪声的主要原因。本文基于解析推导法和Ansys多物理仿真平台,针对一台250 kW的商用电动车用永磁同步电机进行研究并对其电磁振动进行了分析,指出电机气隙磁密的变化将会影响电机定子齿受到的电磁力,从而影响电磁振动噪声。本文提出了一种通过在转子表面增加凹口的转子结构改进方案以削弱电磁振动噪声,并对改进前后电机的电磁、模态、振动、噪声进行仿真计算与对比分析。经过对比优化前后的分析结果可知,优化后的电机方案在保证平均转矩基本不变的前提下,转矩脉动得到降低,电磁振动噪声得到削弱。     

基于电枢齿偏移法双面转子永磁同步电机振动噪声特性的研究

双面转子永磁同步电机具有功率密度高、恒功率运行范围宽与低速大转矩输出能力强的特点.电机在大转矩输出与高速恒功率运行时电流会导致双层气隙磁场分布畸变,易引发较大的电磁振动噪声.该文基于一台85kW双面转子永磁同步电机,首先对双层气隙磁场分布规律进行分析,通过引入偏移因子提出一种基于内、外电枢齿偏移削弱电机振动噪声的方法,推导出电枢齿偏移电磁激振力波的解析表达式,总结出电磁激振力波的变化规律.然后借助有限元平台对比分析内、外电枢齿偏移前后振动响应频谱与噪声特性,结果证明所提方法可以有效削弱电机的振动噪声.最后对样机主要噪声分布工作点进行测试,测试结果与解析计算及仿真分析结果相符,验证了所提的双面转子永磁同步电机振动噪声分析与削弱方法的准确性,为该类电机振动噪声的计算分析与识别抑制提供参考.     

新型可变磁通磁阻电机振动和噪声研究与开关磁阻电机的比较

本文主要介绍一种新型可变磁通磁阻电机振动和噪声,其研究方法主要是通过电磁和机械的有限元方法进行计算的。这种电机使用与开关磁阻电机相比虽然有一定的相同之处,但是由于这种电机在定子侧增加了一套直流励磁绕组,因此,会在很大程度上将电机所产生的振动和噪声削弱。文章在介绍完新型电机之后,通过实证来对新型可变磁通磁阻电机振动和噪声研究与开关磁阻电机进行比较,以此来更深入的对新型可变磁通磁阻电机振动和噪声进行研究。     

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。     

卧式安装永磁电机转矩脉动及电磁力优化技术研究

针对卧式安装电机机脚振动受电机气隙径向力、力矩波动耦合影响的问题,对电磁力波的表达式进行了详细的推导,分析了气隙长度、偏心距、斜极角度等参数对电磁力谐波、转矩脉动的影响。在保持输出转矩一致的情况下,通过增加气隙,优化永磁体形状等方式抑制气隙电磁力谐波和转矩脉动。对不同斜极方式对电机电磁振动噪声的影响进行了详细的分析,对比了不斜极、V字斜极和Z字斜极的差异。最后,通过实验对比了不同结构电机的振动噪声水平。实验结果说明,削弱气隙电磁力谐波和转矩脉动可以有效抑制卧式电机机脚处的振动。优化磁极形状后电机总振动级降低了6dB;采用Z字斜极和V字斜极后电机机脚处振动分别降低了5dB和6dB。     

磁极优化降低表贴式永磁电机电磁振动噪声

磁极偏心距和极弧系数是表贴式永磁电机的重要设计参数,对电机电磁振动和噪声有重要影响,而现有研究主要停留在上述参数对径向电磁力波的影响,并未进一步研究如何通过上述参数削弱电机电磁振动和噪声。建立径向气隙磁密关于极弧系数和磁极偏心距的解析模型,推导出径向电磁力波解析表达式。编写电机电磁振动噪声计算程序,以一台4.2 k W表贴式永磁电机为例,计算出不同极弧系数及磁极偏心距下电机电磁振动噪声值。结果表明,随着磁极偏心距增大,电机振动噪声有减小的趋势,当极弧系数为0.9左右时,电机电磁振动噪声降到最小值。有限元仿真验证了该结论的正确性。     

电动汽车用感应电机削弱振动和噪声的 随机PWM控制策略

采用随机开关频率脉宽调制(RFPWM)策略可使电流频谱特性趋于均匀,从而削弱电机的电磁振动和噪声。电动汽车用感应电机的固有频率较低,一般在0.6～5kHz之间,所以仅用RFPWM策略效果不明显。该文提出了电流谐波频谱整形结合RFPWM的矢量控制策略:使用带通滤波器提取反馈d、q轴电机固有频率范围内的电流谐波,并设计电流谐波频谱整形算法对其抑制,均匀其频谱特性,从而有效削弱了电机的电磁振动和噪声。最后对所提出的控制策略进行了理论分析和仿真验证,并搭建了10 kW电动汽车用感应电机对拖实验平台,通过分析控制器电流以及电机振动的数据,验证了控制策略的有效性和可行性。同时该控制策略不需要对硬件做出修改,具有很好的实用性。     

基于电动汽车驱动电机振动噪声优化的转子结构设计

为降低电动汽车驱动电机的振动噪声,提升电动汽车的振动噪声性能,本文以一台电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,推导出转子分段错极情况下径向电磁力的解析表达式,并分析错极角度、分段数对径向电磁力的影响。为进一步削弱电磁振动噪声,采用有限元法对比研究了未优化、转子分段错极优化,以及在分段错极基础上采用非均匀气隙这3种情况下径向电磁力和电磁振动噪声的大小;结果表明,同时采用转子分段错极和非均匀气隙的优化方式对电机径向电磁力和振动噪声削弱效果最佳。样机实验验证了仿真结果的准确性,为电动汽车驱动电机减振降噪的设计提供参考。     

电动汽车用永磁同步电机电磁振动噪声分析及优化

电机径向电磁力是引起电机电磁振动噪声的主要原因,本文应用Maxwell应力方程推导出电动汽车用永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,并在此基础上分析总结了永磁同步电机各径向电磁力的来源及阶次和频率。转子结构的改变将影响电机磁场的分布,从而进一步影响电机的径向电磁力及电磁振动噪声水平。本文以一台电动汽车用永磁同步电机为研究对象,为削弱电机的电磁振动噪声,提出了方案1和方案2两种转子结构。分别对方案1、方案2和原样机进行电机电磁力和电磁振动噪声数值计算和对比分析。对比分析结果表明,方案2的转子结构能有效改善电机的电磁振动噪声。本文的分析结果为电动汽车用低振动噪声永磁同步电机的设计提供了研究基础。     

内置式多层磁钢永磁同步电机振动噪声抑制措施

针对内置式多层磁钢的永磁同步电机提出通过优化电机转子结构抑制电机振动噪声的方法.首先通过基于直接耦合场的有限元仿真方法计算一台额定功率为20 kW的永磁同步电机的声压级.将仿真值与电机噪声实验测得的结果进行对比,其差值小于6.3％,由此验证了该方法仿真计算电机振动噪声的准确性.其次针对内置式多层磁钢永磁同步电机转子结构的特殊性,仿真分析不同磁钢层数对电机振动噪声的影响.进而提出两种优化方法分别对电机转子结构进行优化,优化后可将电机的声压级分别降低8.1％与5.9％,有效抑制了电机的振动噪声.最后通过对比4种不同极槽配合的永磁同步电机的声压级,分析极槽配合对电机振动噪声的影响,从而可在电机设计阶段预估和抑制电机的振动噪声.     

基于混合谐波注入的潜水感应电机电磁噪声削弱

针对感应电机在变频供电时会在绕组中产生时间谐波而导致电机的电磁振动和噪声增大的问题,提出了一种采用混合谐波注入的改进型正弦脉宽调制控制策略。以一台1 120 kW的潜水感应电机为研究对象,通过对电机进行3、9次混合谐波注入,削弱了电压的调制波和载波谐波及其边带谐波分量,从而降低了电机的振动和噪声。对3、9次混合谐波注入方法中的谐波占比系数进行优化,进一步强化了对边带谐波的削弱效果,整体降低了电机噪声。最后通过对采用混合谐波注入方法的电机与优化前的常规电机进行铁耗、铜耗等方面的性能对比,验证了所提策略在不影响电机的基本性能的前提下,有效削弱了电机的电磁噪声。     

基于有限元法的内置式永磁同步电机电磁振动多物理场耦合研究

由于永磁同步电机的定子齿与转子磁极之间存在较强的电磁力,当转子旋转时会引起定子振动向外产生辐射噪声。本文以一台4极27槽的内置式永磁同步电机(IPMSM)为例,利用有限元法对该电机的主要径向力波和气隙磁密进行了计算和分析,在此基础上,对该电机的振动和噪声进行了耦合仿真,最后针对电机的振动噪声问题,提出采用定子斜槽来削弱齿槽转矩,从而减小振动噪声,提高电机整体性能。     

同步电机的磁振动噪声和控制措施

一、概述磁振动噪声是电机工作气隙中各次磁密波自身或相互作用产生的交变磁激振旋转力波,使电机定子产生驻波变形振动而辐射的噪声,故本文中将这种噪声称为磁振动噪声。磁振动噪声不仅与电机气隙中主要磁密波产生的低阶磁力波的阶数、幅值和频率有关,还与电机定子的振动特性——振型、固有频率、机械阻抗和阻尼有密切关系,同时也与电机定子的声学特性有很大关系。一台低振动噪声电机,应是气隙磁场分量小,产生的磁力波幅值低,阶数高,磁激振力波的频率远离定子的固有频率,并保证由定子铁心传给机壳的振动削弱到最小限     

异步电机电磁振动的测试及其对噪声的影响试验和研究

电机的电磁噪声源于电机的电磁振动，它成为电机噪声尤其是电机负载噪声的另一类噪声源。电磁振动的测试是电磁振动研究的一个重要课题，它对于抑制和改善电机的电磁振动及降低电机的负载噪声提供了实验依据，因而有着重要的意义。试验利用窄带通滤波器对振动信号进行分析，通过几个实例定量描述了槽配合、斜槽、气隙、气隙均匀度及负载对电磁振动、电机噪声的影响。     

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.     

变频谐波对电机振动噪声特性的影响规律

变频电机的振动噪声是影响电驱动产品应用的重要因素.为更准确掌握变频电机振动噪声激励,设计低噪声变频电机,该文建立变频电机振动噪声特性的一种分析模型,从变频机理出发,推导正弦脉宽调制(SPWM)变频器的输出谐波,再根据麦克斯韦定律计算分析变频激励下电机气隙的电磁激励力特性,并基于有限元法建立电磁-固-声多场耦合仿真计算模型,最后通过对比实测电机的声功率总结出变频谐波对变频电机振动噪声特性的影响.分析结果表明,电机振动噪声在低频部分的谐波由电机的调制频率产生,而变频器引入的高频谐波会使电机在开关频率附近辐射大量的噪声,因此,低噪声变频电机的设计必须消除或者削弱这些谐波.     

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。     

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。     

永磁同步电机电磁振动噪声抑制方法综述

论述了目前国内外永磁同步电机电磁振动噪声抑制方法的发展现状,梳理引起永磁同步电机电磁噪声的电机径向力、电机谐波以及磁致伸缩力,通过减小这些影响因素,可以达到抑制电机振动噪声的目的。例举现阶段优化电机结构和降低磁致伸缩力的有效方法,总结了需进一步研究的重点内容,为抑制电磁噪声的后续研究提供参考。