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。     

电励磁爪极发电机气隙磁场与径向电磁力的解析计算模型

爪极发电机因其特殊的转子结构导致磁场空间分布复杂,通常需要建立三维有限元模型对其进行计算分析。而三维有限元方法计算费时,且不便于分析发电机结构及电磁参数对磁场和电磁力的影响,因此提出一种气隙磁场与电磁力的解析计算模型。首先,考虑定子相电流谐波对气隙磁动势的影响及爪极倒角和定子开槽对气隙磁导的影响,建立气隙磁场的解析模型;在此基础之上,利用麦克斯韦应力张量法建立径向电磁力的解析模型,并依据解析模型对爪极发电机电磁噪声影响最大的36阶电磁力来源进行分析。所建解析模型的计算结果与有限元计算结果吻合,有限元结果得到了样机试验验证,从而说明了解析模型的准确性。     

车用爪极发电机转子极爪倒角对电磁振动的影响研究

探讨了车用爪极发电机转子极爪倒角对其发电性能及电磁振动的影响。首先建立了爪极发电机电磁场分析的三维有限元模型,并通过反电动势试验进行验证;接着通过对电磁力进行二维傅里叶分解,识别了引起爪极发电机产生电磁振动的主要电磁力谐波,并研究了转子极爪倒角对这些主要电磁力谐波以及发电机输出电流的影响;最后建立起爪极发电机电磁振动预测的多物理场仿真模型,并分析了转子极爪倒角对电磁振动的影响。结果表明:爪极发电机转子极爪倒角几乎不会降低发电机的输出性能,却能大幅削弱主要电磁力谐波的幅值从而降低电磁振动,因此,转子极爪后沿倒角比前沿倒角的减振效果更好。