永磁同步電機(jī)高頻振動與噪聲研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)的振動與噪聲是制約電機(jī)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對于小型的永磁同步電機(jī)，定轉(zhuǎn)子之間的電磁力是引起電機(jī)電磁振動的主要原因。定轉(zhuǎn)子之間的電磁力可分解為徑向電磁力和切向電磁力，切向電磁力主要產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而徑向電磁力會引起電機(jī)的振動，也是本文研究的主要方向。
　　本文首先對振動與噪聲的相關(guān)理論基礎(chǔ)進(jìn)行了研究。對多自由度系統(tǒng)的機(jī)械振動進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)了考慮非線性阻尼情況下多自由度系統(tǒng)的復(fù)模態(tài)理論，建立了理想流體介質(zhì)中聲波的波動方程。

2、為研究永磁同步電機(jī)高頻電磁振動與噪聲問題奠定了基礎(chǔ)，也為相關(guān)計(jì)算和有限元仿真提供了理論支撐。
　　其次，針對永磁同步電機(jī)定子齒內(nèi)表面受到的徑向電磁力進(jìn)行了研究。徑向電磁力是引起電機(jī)電磁振動的主要激勵源，本文從永磁同步電機(jī)的氣隙磁場入手，利用麥克斯韋應(yīng)力方程得到了定子齒內(nèi)表面單位面積上受到的徑向電磁力波。解析分析了空載、正弦電流供電以及變頻器供電時(shí)徑向電磁力波的時(shí)間諧波和空間諧波成分，確定了主要諧波的頻率。進(jìn)一步對空載、正弦電流供電

3、以及變頻器供電時(shí)電機(jī)的氣隙磁場和徑向電磁力進(jìn)行了有限元仿真分析，驗(yàn)證了解析分析的正確性。
　　再次，研究了永磁同步電機(jī)各部分結(jié)構(gòu)對定子鐵芯結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響。給出了計(jì)算定子鐵芯結(jié)構(gòu)模態(tài)的單環(huán)型機(jī)電類比法。將定子鐵芯和繞組作為各向異性的復(fù)合材料考慮，確定了其各方向的結(jié)構(gòu)屬性參數(shù)。分別建立了電機(jī)定子鐵芯、帶繞組鐵芯、加入機(jī)殼和端蓋的定子系統(tǒng)以及整機(jī)等多個(gè)三維結(jié)構(gòu)模型，利用 ANSYS進(jìn)行了有限元模態(tài)分析，研究了電機(jī)各部分對定子結(jié)構(gòu)模態(tài)的影

4、響，得到了模態(tài)振型以及相應(yīng)的模態(tài)頻率，為研究電機(jī)的受力振動提供了參考和依據(jù)。
　　最后，建立了電機(jī)定子系統(tǒng)的瞬態(tài)動力學(xué)分析模型，采用電磁與結(jié)構(gòu)弱耦合的方式進(jìn)行加載分析，研究了電機(jī)在徑向電磁力作用下的振動與噪聲。分別計(jì)算了正弦電流供電和變頻器供電兩種工況下的電機(jī)振動情況，得到了電機(jī)各部分的振動位移，分析了振動的頻率成分。通過對比固定頻率調(diào)制和正弦波周期頻率調(diào)制兩種控制方式下電機(jī)的振動和噪聲輻射情況，證明了周期頻率調(diào)制控制方式對抑制電