同步电机噪声抑制设计

首先分析了同步电机噪声产生的原因,其次在设计实例中从电磁噪声、空气动力噪声、噪声的辐射和传播三方面阐述了抑制同步电机噪声的措施,最后给出了电机噪声的实际检测值。     

永磁同步电机电磁噪声抑制方法综述

对永磁同步电机电磁噪声产生的机理进行了简述,从避免共振现象、降低电磁力幅值和减小噪声传递效率3个方向归纳了国内外电机噪声抑制的优化策略。对永磁同步电机电磁噪声优化的未来趋势进行了探讨,为抑制永磁同步电机电磁噪声的研究提供部分参考。     

分数槽永磁同步电机气隙磁场的分析与噪声抑制

运用解析的方法推导了分数槽永磁同步电机气隙磁场的解析表达式,分析了空载气隙磁场的谐波次数与频率的分布特性,通过推导得出,在单元电机定子槽数为奇数及偶数时,谐波分布的次数不同。同时对一台盘式电机进行电磁噪声计算及抑制方法研究,分析了计算极弧因数、定子槽深与总气隙长度的比值等参数,对噪声抑制的作用。     

地铁车辆永磁同步电机振动噪声测试及特性分析

为获得某地铁车辆永磁同步电机的噪声特性,开展了永磁同步电机的电磁力波理论分析和振动噪声测试,从A计权声压级、1/3倍频程和色谱图等指标分析不同测试工况与转速下的噪声特性。研究结果表明：永磁同步电机噪声主要由电磁振动产生,加速过程的主要频谱成分是48阶、56阶和104阶等阶次成分以及以开关频率及其倍频为中心的调制成分,减速过程无开关频率作用,其余阶次成分一致;电机在316 Hz、440 Hz和910 Hz等频率处存在局部模态,在电机阶次激励作用下易引发共振。振动噪声测试及特性分析可为永磁同步电机的应用提供指导。     

考虑径向电磁力激励下永磁同步电机电磁噪声仿真分析

永磁同步电机产生的电磁振动噪声会对设备运行产生影响,为分析永磁同步电机定子受径向电磁力作用产生的电磁振动噪声特性,提出一种多物理场耦合的电磁振动噪声分析方案。以额定功率500 W、额定转速1 500 r/min的永磁同步电机为对象,采用RMxprt模块建立电机2D模型,基于Maxwell模块对永磁同步电机进行电磁瞬态分析,得到瞬态径向电磁力,通过谐响应分析得到瞬态径向电磁力作用下电机的振动频率,再耦合Acoustics ACT模块对振动噪声分析。分析结果可以反映出瞬态径向电磁力对电机噪声的影响,为抑制电机电磁振动噪声提供一种新思路。     

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.     

降低通风噪声的几项措施

文章叙述并分析了电动机制造阶段几种降低通风噪声的方法，并指出修改原设计，可进一步降低电动机的通风噪声。     

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.     

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.     

基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法

对于近极槽永磁同步电机而言,其振动噪声特性具有许多的特殊性。本文首先分析了分数槽永磁同步电机在定子齿削角时永磁体产生的气隙磁通密度分布表达式,然后利用所推导的解析表达式计算了在不同齿削角度情况下的各次谐波幅值,最后分别应用有限元法与解析公式计算分析了齿削角方法对电机振动噪声所带来的影响。结果表明,对定子应用齿削角的方法可有效降低近极槽表贴式永磁同步电机的振动噪声。     

基于EEMD-RobustICA的车用永磁同步电机噪声源识别

针对电动汽车驱动用永磁同步电机噪声源问题,采用集合经验模态分解(EEMD)结合鲁棒性独立成分分析(Robust-ICA)方法对电机噪声信号进行分解与分离,利用傅里叶变换与小波变换相结合的方法对各噪声源进行频域与时频域分析。结果表明,EEMD-RobustICA的方法可以有效地识别出该永磁同步电机的主要独立噪声源,各噪声源的贡献量大小依次为开关频率噪声、径向电磁力噪声和机械噪声。开关频率噪声是一种高频瞬态噪声,在时频域上呈现周期性变化。径向电磁力噪声与机械噪声均为稳态低频噪声。基于EEMD-RobustICA的噪声源识别方法可以为降低永磁同步电机的噪声提供理论依据。     

电动客车用永磁同步电机噪声特性研究

本文针对纯电动客车用永磁同步电机的噪声特性进行研究。通过建立电机的电磁场有限元模型,从电磁力角度分析电机在空载和额定负载工况下作用于电机定子齿部的径向电磁力波的差异,并考虑电机在变频器供电下时间谐波的影响,研究电机径向电磁力波的阶次特征和频域特性。最后通过半消声室台架进行电机噪声测试,验证了径向电磁力波特性分析与试验数据阶次特征的一致性。该研究为永磁同步电机电磁噪声优化提供依据。     

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。     

矩形与面包形磁钢永磁同步电机噪声对比分析

为了对比分析矩形磁钢和面包形磁钢永磁同步电机运行时产生的0阶振动噪声,从理论上对电机的径向电磁力波进行推导,对力波的的磁密来源进行了分析,讨论了两种不同磁钢形状的永磁同步电机的0阶振动噪声。基于Workbench仿真平台,对这两种不同磁钢形状的36槽24极永磁同步电机进行仿真分析,得到两种电机的0阶6倍频力波的组成和0阶径向电磁力波的傅里叶分析结果;对电机定子的结构分别进行有限元建模和解析计算,得出电机结构的固有模态;通过解析计算的方法,得到电机定子表面的0阶电磁力振动位移频谱图;最后,通过计算电机的声辐射效率,对电机外部声场进行快速建模,计算出电机0阶电磁力声功率级频谱图。研究表明:面包形磁钢永磁同步电机的振动噪声要远小于矩形磁钢永磁同步电机的振动噪声。     

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。     

轮毂电机振动噪声抑制措施

外转子永磁同步电机作为轮毂电机较多地应用在电动汽车上,但以轮毂电机为目标的振动噪声研究却较少。以一台额定功率为10 kW、额定转速为500 r/min的轮毂电机为例,通过构建轮毂电机的2D有限元模型,对电机的径向电磁力密度和振动噪声特性进行有限元仿真计算。从极弧系数和定子齿上开辅助槽两个方面对外转子轮毂电机的振动噪声特性进行研究。仿真结果表明：轮毂电机极弧系数为0.72左右时,振动噪声特性较好;在定子齿顶开设不对称的双辅助槽显著提升了电机的振动噪声特性。     

dq坐标系下开环测相算法的抗噪性能分析与改进研究

为提高噪声干扰下电压信号同步相位的检测精度,更好地实现并网变流器的高性能控制,以dq旋转坐标系下开环测相算法（OPL-SRF）为研究对象,对其抗噪性能进行量化研究,揭示了高频噪声对电压测相精度的干扰机理及其影响规律。提出一种改进型开环测相算法,通过纠正dq坐标系的旋转角度,确保电压矢量与d轴夹角始终接近于0°,可有效增强开环测相算法的抗噪性能。所提改进算法可降低系统对滤波器的带宽要求,有助于减少锁相过程中的动态响应时间。仿真验证了抗噪性能分析内容的正确性和所提改进算法的有效性。     

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。     

超高速永磁同步电机振动噪声分析

超高速永磁同步电机（PMSM）具有转速高、径向力波阶数低等特点,但定子易共振引发较大噪声。以1台超高速PMSM为例,依据电机实际尺寸,建立了电机电磁场模型和定子结构的3D模态模型。采用有限元法对该电机的径向电磁力进行仿真,分析了引起电机振动的主要电磁力谐波次数,确认了电机电磁噪声的主要来源。最后,通过ANSYS声场的声压级云图研究了超高速PMSM的电磁噪声特性。