永磁同步电动机电磁振动与噪声的研究

发布时间：2017-06-08 02:00

  本文关键词：永磁同步电动机电磁振动与噪声的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁同步电动机性能优越,已经越来越多地被使用到生产实践当中。然而,永磁同步电动机的电磁振动与噪声一直是电机优化设计过程中亟待削弱的问题,制约着永磁同步电动机在生产实践中更广泛的应用。因此,对永磁同步电动机电磁振动与噪声的研究具有重要的现实意义。本文以永磁同步电动机电磁振动与噪声为主要研究对象进行了以下研究：首先,为得到永磁同步电动机的电磁振动与噪声的激励源,利用有限元分析软件编写了径向、切向气隙磁密公式以及径向、切向电磁力密度的计算公式,仿真求解出了电动机的径向气隙磁密和切向气隙磁密波形,并对径向气隙磁密波形进行了快速傅里叶分析；仿真求解出了电动机的径向和切向电磁力密度波形,并且对径向电磁力密度和切向电磁力密度分别进行了频谱分析,为后文的进一步研究打下基础。其次,对电动机的定子铁芯和整机固有模态分别进行了仿真求解,结果表明电动机结构设计较为合理,定子铁芯、整机固有频率较好地避开了力波频率,防止了共振的发生；对电机的电磁振动与噪声进行了多物理场的耦合仿真分析,分析得到的振动幅频特性结果表明力波频率较小时电机在各方向的振动幅值较高,而频率较高时的振动幅值较小,且径向振动较大,切向振动相对径向较小,从噪声场的仿真结果来看,距离电机越远,噪声声压级越小。再次,研究了齿槽转矩的削弱对永磁同步电动机电磁振动与噪声的影响。以齿槽转矩的基本理论为基础,通过磁钢偏心和磁极偏移的方法削弱了齿槽转矩；随后,对电动机的径向和切向气隙磁密、径向和切向电磁力密度进行了仿真求解；在此基础之上,建立多物理场的耦合仿真分析,求得了削弱齿槽转矩削弱前后的振动与噪声值,分析结果表明削弱齿槽转矩确实可以有效降低电动机电磁振动与噪声。最后,通过试验对永磁同步电动机电磁振动与噪声进行分析。采用锤击法对样机进行模态试验,得出了电动机的低阶固有频率,与仿真分析结果较为接近,证明了仿真的可靠性。对电动机的振动与噪声进行试验分析,分析结果表明削弱齿槽转矩对降低永磁同步电动机的电磁振动与噪声有明显的效果,验证了理论与仿真的可靠性。
【关键词】：永磁同步电动机 电磁场 模态 振动与噪声 多物理场 齿槽转矩
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题背景与意义11-12
• 1.2 电磁振动与噪声的国内外研究状况12-13
• 1.3 齿槽转矩对电磁振动与噪声影响的研究现状13-14
• 1.4 本文研究的主要内容及其结构安排14-16
• 第2章 永磁同步电动机电磁振动与噪声分析的理论基础16-29
• 2.1 永磁同步电动机的气隙磁场与电磁力波16-18
• 2.2 永磁同步电动机定子齿部电磁力的求解18-22
• 2.3 永磁同步电动机的模态理论分析22-24
• 2.4 振动与噪声场的理论分析24-28
• 2.4.1 定子振动特性的能量法计算24-25
• 2.4.2 噪声理论基础25-27
• 2.4.3 振动及其与噪声之间的关系27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 永磁同步电动机电磁振动与噪声的有限元仿真分析29-46
• 3.1 ANSYS软件使用须知29-30
• 3.2 永磁同步电动机的电磁场仿真分析30-35
• 3.2.1 气隙磁场的仿真分析30-33
• 3.2.2 电磁力的求解仿真33-35
• 3.3 永磁同步电动机的模态仿真分析35-40
• 3.4 电磁振动与噪声的耦合仿真40-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 削弱齿槽转矩对永磁同步电动机电磁振动与噪声影响的研究46-59
• 4.1 齿槽转矩的产生机理及其解析分析46-48
• 4.2 削弱齿槽转矩的不同方法48-52
• 4.2.1 磁极不等厚对齿槽转矩的影响48-50
• 4.2.2 磁极偏移对齿槽转矩的影响50-52
• 4.3 削弱齿槽转矩对电磁振动与噪声的影响52-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 永磁同步电动机振动与噪声试验59-69
• 5.1 试验样机的介绍59
• 5.2 样机的模态试验方法及其试验验证59-62
• 5.2.1 模态试验方法和要点60-61
• 5.2.2 样机模态测试结果与仿真值比较61-62
• 5.3 样机的振动测试方法及其试验验证62-64
• 5.3.1 样机的振动测试方法62
• 5.3.2 样机的振动测试结果62-64
• 5.4 样机的噪声测试方法及其试验结果64-68
• 5.4.1 样机的噪声测试方法64-66
• 5.4.2 样机的噪声测试结果66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 总结与展望69-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士期间的研究成果75-77
• 致谢77

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