电机振动噪声研究(五)电磁噪声控制

综上所述,电机的电磁噪声辐射主要取决于气隙中径向电磁力、电机结构的振动响应,以及电机表面声辐射特性。因而降低电磁噪声的各种方法可以归结为:(1)降低电磁激振力及提高激振力波次数;(2)降低电机表面振动量;(3)降低声辐射效率。5.1 定转子槽配合幅值较大的定、转子齿谐波磁场由定、转子槽数 Z_1、Z_2决定,因而槽配合直接影响定、转子谐波磁场相互作用产生径向力的大小、次数和频率,对电磁噪声的大小和频率影响甚大。设计中正确选择配合是避免产生过大电磁噪声的关键,对笼型转子电机尤为重要。     

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.     

降低电动机的噪声

目前已经用电子计算机系统地研究电动机的电磁噪声问题。随着电动机功率的增加,在中大型高速电动机中.气动噪声大于电磁噪声,对于一般工业用电动机,必须考虑电磁噪声和气动噪声,采取措施予以降低。电磁噪声受定、转子槽配合、绕组设计、导磁率和类似参数的影响。在发展电动机系列时,采用电子计算机最佳选取上述参数。有时为了统筹考虑其他电气数据,设计的电动机并不总是噪声特     

异步电机基于谐波磁场影响的槽配合综述

异步电机的槽配合与电机中谐波磁场有密切的关系。本文在谐波磁场分析的基础上,从研究异步电机定、转子槽配合对最小转矩、电磁振动和噪声及杂散损耗的影响出发,得出一系列合理选择槽配合规则,这些规则对异步电机优化设计具有指导意义。     

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.     

转子斜槽对交流电机噪声影响的试验研究

1.前言异步电动机的电磁噪声的形成及其克服方法,为众所周知。产生噪声的原因,是由于在定子和转子中不连续的绕组分布和因为饱和、偏心产生的气隙高次谐波磁场。由这个磁场产生的电磁力使定子叠片振动引起噪声。通过选择适当的槽配合和尽可能地把一些最主要的激发频率拉开以避免定子叠片铁心的共振,可克服这种振动。当初,发现了槽配合和铁心固有频率对     

抑制车用异步电机电磁噪声的槽配合

电动汽车驱动用电机追求高出力、宽调速和轻量化的设计方案,导致作用于电机定转子铁心上的径向电磁力波频带较宽,各次电磁力波最高频率接近或高于电机结构相应各阶模态频率的可能性大,容易引发较大的电磁噪声。该文研究了有利于车用异步电机电磁噪声抑制的槽配合选择方法。预测车用异步电机不同槽配合可能存在的电磁力波次数及其最高频率,采用有限元法计算电机结构的各阶径向模态频率,对比车用异步电机调速范围内可能存在的各次电磁力波最高频率与电机结构的模态频率,在保证满足电机力能指标的前提下选择各次电磁力波最高频率低于并远离电机结构相应各阶径向模态频率的槽配合。     

车用永磁同步电机的电磁噪声分析与抑制

电机模态的准确分析是实现电机低噪声驱动设计的重要环节。当电机模态频率与对应阶次径向电磁力波频率接近时,会产生共振。以一台6极36槽的70 kW商务车主驱动永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对比分析转子开辅助槽和针对一阶齿谐波的转子分段斜极方法对电磁力波的影响。采用转子开辅助槽和转子分段斜极的优化方法后,0阶12倍频径向电磁力波幅值可减小79%。建立电机三维有限元模态仿真模型,分析电机结构部件对模态的影响,结合常用车载驱动电机的安装固定方式对外壳进行约束,分析不同约束方式下电机的模态特性。结果表明,在峰值功率8 000 r/min的工况下,优化设计方案下的0阶12倍频的径向电磁力波幅值较大,但由于频率为4 800 Hz,远离电机模态的固有频率,因此不会发生共振,降低了电磁噪声。     

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。     

车用异步电机的电磁振动/噪声分析(英文)

该文对电动汽车驱动用异步电机的电磁振动/噪声进行分析和抑制,以一台额定功率40 kW异步电机的电磁噪声分析为例,列写可能引起异步电机电磁振动/噪声的危险电磁力波,并采用有限元法仿真获得电机关键工作点的气隙磁密,对磁密谐波进行时空谐波分析,从而确定危险电磁力波的幅值、次数和频率。采用有限元法分析电机结构的固有频率。通过电磁力波和电机结构的模态分析研究车用异步电机的电磁噪声特性,并通过合理的槽配合选择抑制电磁噪声。测试电机的空载噪声,通过空载噪声频谱的对比证明电磁振动/噪声分析的正确性。     

定子齿顶偏心对压缩机用IPMSM振动噪音的影响

采用分数槽集中绕组的内置式永磁同步电机(IPMSM)变频驱动的压缩机,其振动噪声有增长的趋势且存在许多新的特征。为此,本文基于定子绕组电动势和电流的谐波,建立径向和切向电磁力的等效表达式,用以分析该种电机振动噪音的产生机理;提出用定子齿顶偏心结构来抑制绕组电动势谐波,从而抑制振动噪声;用有限元法计算了该结构多个方案的电磁振动噪声,并进行了样机制作和实验,表明定子齿顶偏心可有效降低分数槽集中绕组IPMSM变频驱动压缩机某些关键频段的噪音。     

笼型异步电动机径向电磁力波的有限元计算

建立笼型异步电动机的场路耦合时步有限元模型,通过定子相电流仿真波形和实测波形的谐波比较验证有效性。基于该模型计算气隙磁通密度,进而利用经典的Maxwell应力张量法计算径向电磁力。气隙磁通密度和径向电磁力均随空间和时间变化,利用二维傅里叶分析分别求解它们的谐波;并探讨齿槽和转差率对磁通密度和径向电磁力的影响,以及磁通密度波和径向电磁力波之间的关系。将径向电磁力波和实测电磁噪声频谱进行了分析和对比,结果表明径向电磁力波的计算是合理有效的。利用本文方法计算的径向电磁力及其谐波可应用于在设计阶段对电磁噪声的分析。     

低噪声屏蔽电机定子屏蔽套激振力和受迫振动分析

三相屏蔽电机是屏蔽电泵专属特种电机,该电机的性能优劣对系统振动噪声有很大影响。屏蔽电机气隙内的旋转磁场在定子屏蔽套中感应出涡流,除产生屏蔽套涡流损耗外,该涡流还将与气隙合成磁场相互作用形成径向和切向高频电磁激振力。考虑到定子屏蔽套是薄壁件,与定子齿冠间存在一定的安装间隙,所以在电磁激振力下定子屏蔽套将产生电磁振动和噪声。首先从解析的角度推导得到了径向和切向电磁激振力的数学表达式,进而采用有限元法计算定子屏蔽套典型位置点磁通密度时间谐波和圆周方向上磁通密度空间谐波分布规律及谐波含量,得到了不同屏蔽套材质时的涡流电流密度分布。计算了定子屏蔽套采用哈氏合金时的电磁激振力变化曲线,并与解析计算结果进行了横向对比,验证了解析计算的正确性。最后,计算分析定子屏蔽套的工作模态和在电磁激振力作用下的机械形变,为后续屏蔽电机的减振降噪提供理论依据。     

基于定子磁障的分数槽集中绕组永磁同步电机应用设计与分析

分数槽集中式绕组（FSCW）存在谐波含量大的缺点,易引起定转子铁心损耗和振动噪声问题,限制了其在高端领域的应用。以采用FSCW的12槽14极永磁同步电机(PMSM)为研究对象,使用有限元软件进行仿真,分析定子非绕线齿中的磁障对磁动势谐波、电磁转矩、铁心损耗及径向电磁力的影响,并与传统永磁电机进行对比。仿真结果表明,采用定子磁障的电机能够有效降低绕组磁动势低次谐波,1、3、5次谐波分别下降了87%、84%和30%,铁心损耗减小了21.1%,低阶径向电磁力减小了20%以上,实现了对噪声和振动的有效抑制。     

水轮发电机电磁噪音超标处理

出厂试验时发现因高次谐波、齿谐波幅值偏大而造成发电机电磁噪音超标,从电机结构、定子和转子冲片出发,逐一分析能引起电磁噪音超标的关联尺寸,并对转子结构进行改造,解决电磁噪音超标问题。     

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。     

Effect of the stator slot opening on the electromagnetic vibration in a squirrel-cage induction motor

Field harmonics produce a radial electromagnetic force in a squirrel-cage induction motor with a particular number of rotor slots corresponding to the number of poles. The radial force causes vibration and acoustic noise. In this paper, a simplified equation for the radial force at no-load is introduced, and the relation between the width of the stator slot opening and the radial force is discussed quantitatively. The field harmonic component produced by the interaction between the fundamental magnetomotive force due to the stator current and the pulsation of air-gap permeance dominates for the radial force. Furthermore, the vibration of the stator core due to the radial force is calculated under a simple assumption. The calculated results are verified by experiments.     

多相感应推进电机振动分析研究

电磁振动是电动机的主要噪声源,对于大中型感应电机,主要是通过优化槽配合的方式增加力波阶数同时避开定子铁心相应的模态来减小电机振动噪声。本文提出基于瞬态动力学有限元计算预测感应电机振动的方法,该方法不仅可以定性地为槽配合的优化提供参考,也可以定量地预估出电机的振动噪声量值,为在设计阶段电机振动的优化设计提供方向。并以某大型多相感应推进电机为例验证了该方法的有效性。     

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。     

鼠笼异步电动机电磁噪声的仿真分析

依据鼠笼异步电动机电磁噪声产生的机理,该文从电磁力、机械振动和声辐射特性三个方面进行仿真得到电磁噪声。利用电压作为输入的场路耦合时步有限元模型计算电流、磁场和径向电磁力,并分析径向电磁力的谐波;基于机械有限元模型研究定子振动模态以及在电磁力激励下的振动响应;利用声学边界元模型计算电动机的辐射声场。试验测量结果验证了电磁噪声仿真计算的有效性。基于该文电磁噪声仿真方法可在设计阶段对电磁噪声进行定量预估,有助于低噪声电动机的设计研发。