永磁同步电机的电磁力波与电磁振动研究

发布时间：2021-06-16 23:03

　　电磁力波引起的电磁振动是永磁同步电机产生噪声的重要原因。对电磁力波和电磁振动进行深入研究有助于揭示电机振动的内在规律,对电机噪声的降低具有重要的理论意义和工程价值。国内外学者对永磁同步电机的振动噪声已经做了大量的研究,不过由于电磁力波和电磁振动的复杂性,仍然存在很多问题需要深入分析。本文针对永磁同步电机的径向和切向电磁力波以及二者引起的振动进行了研究,分析了转矩波动抑制措施、极槽配合和绕组结构对电机振动的影响规律。研究了永磁同步电机的径向和切向电磁力波。针对表贴式电机,从径向和切向气隙磁密谐波的理论建模出发,推导了径向和切向电磁力波的表达式,分析了力波的谐波特征并建立了切向力波与齿槽转矩和转矩波动之间的联系。提出了通用的周期分析法,对结构更复杂的表面插入式和内置式电机的气隙磁场和电磁力波进行了谐波分析。采用理论和有限元法分析了永磁体内置对气隙磁场和电磁力波的影响。研究结果表明,无论电机的结构形式如何,切向力波和径向力波的谐波含量都是相同的,其空间阶数均为极数与槽数最大公约数的整数倍,中低频分量的时间次数均为偶数。齿槽转矩和转矩波动仅和零阶切向力波有关。受凸极效应等因素的影响,永磁体内置... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：197 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 永磁同步电机电磁振动的研究现状
        1.2.1 电磁力波和电磁振动的建模与计算
        1.2.2 电磁振动的影响因素分析
    1.3 永磁同步电机电磁振动有待研究的关键问题
        1.3.1 电磁力波的理论体系
        1.3.2 切向电磁力波对振动的影响
        1.3.3 转矩波动抑制与电磁振动降低之间的联系
        1.3.4 极槽配合与绕组结构对振动的影响
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 永磁同步电机的径向和切向电磁力波
    2.1 引言
    2.2 永磁同步电机电磁力波的分析方法
    2.3 表贴式永磁同步电机的气隙磁场
        2.3.1 永磁体产生的气隙磁场
        2.3.2 电枢反应产生的气隙磁场
        2.3.3 合成气隙磁场
        2.3.4 气隙磁场与磁动势之间的关系
    2.4 表贴式永磁同步电机的电磁力波
        2.4.1 空载运行时的径向和切向电磁力波
        2.4.2 负载运行时的径向和切向电磁力波
        2.4.3 切向电磁力波与齿槽转矩和转矩波动之间的关系
    2.5 表面插入式和内置式永磁同步电机的电磁力波
        2.5.1 周期分析法
        2.5.2 气隙磁场和电磁力波的空间阶数与频率特征
        2.5.3 永磁体内置对气隙磁场和电磁力波的影响
    2.6 本章小结
第3章 永磁同步电机径向和切向电磁力波引起的振动
    3.1 引言
    3.2 永磁同步电机的样机设计
        3.2.1 电磁设计
        3.2.2 结构设计
    3.3 永磁同步电机的振动模态分析
    3.4 永磁同步电机对单位径向和切向电磁力波的振动响应
        3.4.1 径向和切向电磁力波引起振动的机理
        3.4.2 不同空间阶数电磁力波的振动传递函数
    3.5 径向和切向电磁力波对永磁同步电机振动的贡献
        3.5.1 电机定子齿集中力波的计算
        3.5.2 电机结构振动计算的线性叠加法
        3.5.3 径向和切向电磁力波对振动的贡献
    3.6 不同极槽配合电机径向和切向电磁力波引起的振动
    3.7 转矩波动和零阶径向力波对电机系统振动的影响
    3.8 本章小结
第4章 永磁同步电机转矩波动抑制措施对电磁振动的影响
    4.1 引言
    4.2 抑制转矩波动的对称法和不对称法
    4.3 不对称法对永磁同步电机电磁振动的影响
        4.3.1 不对称法及其引起的不平衡磁拉力
        4.3.2 不对称电机的振动实验分析
    4.4 对称法对永磁同步电机电磁振动的影响
        4.4.1 对称法对径向和切向电磁力波的影响
        4.4.2 对称法对电机径向和侧向振动的影响
    4.5 转矩波动抑制措施对零阶径向力波及其引起振动噪声的影响
        4.5.1 转矩波动与零阶径向电磁力波之间的关系
        4.5.2 内置式电机转矩波动的抑制与零阶径向电磁力波的降低
    4.6 本章小结
第5章 极槽配合与绕组结构对电磁振动的影响
    5.1 引言
    5.2 永磁同步电机的极槽配合类型与绕组结构
        5.2.1 极槽配合的类型
        5.2.2 绕组的结构
    5.3 极槽配合对永磁同步电机电磁振动的影响
        5.3.1 非零最小力波阶数相同时槽数对电磁振动的影响
        5.3.2 非零最小力波阶数为2 的常见极槽配合的对比分析
        5.3.3 非零最小力波阶数为4 的常见极槽配合的对比分析
    5.4 绕组结构对永磁同步电机电磁振动的影响
        5.4.1 绕组层数的影响
        5.4.2 绕组相数的影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录 空间阶数的数学证明
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]电机振动噪声的研究(一)[J]. 黄国治,曾兆炎,罗麦.  中小型电机. 1984(03)

博士论文
[1]浸水永磁同步电机振动噪声研究[D]. 赵文峰.中国舰船研究院 2018
[2]永磁同步电机系统的周期频率调制策略研究[D]. 原庆兵.哈尔滨工业大学 2016
[3]永磁同步电机电磁振动分析[D]. 杨浩东.浙江大学 2011
[4]表面式永磁电机电磁激振力波及其抑制措施研究[D]. 张冉.山东大学 2011
[5]永磁同步电动机电磁振动噪声源识别技术的研究[D]. 宋志环.沈阳工业大学 2010
[6]永磁同步电动机振动与噪声特性研究[D]. 于慎波.沈阳工业大学 2006



本文编号：3233956