小功率永磁同步电机电磁振动研究

发布时间：2020-06-02 03:23

【摘要】：永磁同步电机具有高功率密度、低转矩脉动、高效率、结构简单和节能效果显著等优点,其应用日益广泛。但是电机的振动与噪声问题会限制相关产品的品质,加之人们对电机产品舒适度要求越来越高,因此无论是要提高电机自身的性能和质量还是满足人们对产品体验舒适性的需求,都需要采取措施降低电机的振动与噪声问题以提升产品竞争力。本文以25kW、8极48槽的永磁同步电机为主要研究对象,首先建立该电机二维电磁场模型,采用有限元法对电机空载工况下的二维电磁场进行分析计算,提取磁场中的径向、切向气隙磁密,然后计算出作用在定子齿内表面上的径向电磁力,并分析该径向电磁力所包含的主要力波阶次及其对应的频率。同时为了研究电机结构参数对径向电磁力的影响,对电机不同气隙处、不同极槽配合、不同永磁体厚度、不同极弧系数以及不同定子槽型电机模型的电磁场分别进行仿真,分析其对径向电磁力的影响,为后续的电机设计提供参考依据。其次,建立永磁同步电机的三维模态分析模型,采用模态叠加的方法对永磁同步电机结构在无外部荷载时的自由振动进行分析,确定电机结构在不同振型下对应的固有模态频率,并重点研究电机定子系统不同结构前六阶模态振型及其对应的模态频率,并与前述研究的径向电磁力的主要阶次力波及其对应的频率进行对比分析,使新设计的电机的各阶固有模态振型对应的模态频率避开径向电磁力主要阶次力波频率,从而有效降低径向电磁力引发电机发生共振的可能性,以此减小电机的振动与噪声。然后,建立永磁同步电机三维结构动力学模型,采用有限元分析的方法把径向电磁力加载到定子齿内表面,通过谐响应分析求解出电机定子系统模型在径向电磁力荷载作用下的振动响应,由此计算出振动加速度较大时对应的振动频率,并与模态分析的结果进行对比验证。最后,通过永磁同步电机振动测试实验验证理论分析及仿真分析结果的有效性,并通过解析法对电磁噪声的声场模型进行理论分析。
【图文】：

电机噪声,噪声污染防治,环境噪声污染,中国环境

图１－１电机噪声影响人们的生活逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｍｏｔｏｒ邋ｎｏｉｓｅ邋ａｆｆｅｃｔｓ邋ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ邋ｌｉｆｅ逡逑２０１６年８月３１日，环保部出台了《中国环境噪声污染防治报告（２０１６）》（《报告》），该报告主要对２０１５年中国环境噪声污染的各种问题进行了分析，，

云图,磁密,云图,磁力线

该电机模型的基础上改变单一参数变量进行研宄。逡逑通过建立电机的二维有限元仿真模型，进行仿真计算得到其／＝０．０１６７ｓ时刻的逡逑磁力线分布图和气隙磁密云图，如图２－１所不。逡逑？ｌＵ？逡逑ａ）磁力线分布图逦ｂ）磁密ｓ图逡逑图２－１磁力线和磁密云图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｌｉｎｅ邋ａｎｄ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｌｕｘ邋ｄｅｎｓｉｔｙ逡逑１４逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341

【参考文献】