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多极少槽盘式永磁同步电动机电磁噪声的计算与抑制

王巍  
【摘要】: 盘式结构永磁同步电机拥有重量轻、体积小、结构紧凑、转动惯量小、低速运行平稳等特点,被广泛应用到数控机床、机器人、电动车、电梯、家用电器等领域。电机是一种噪声源,它的噪声水平已被列为衡量质量的一项重要指标,成为影响其在市场上竞争的一个重要因素。 本课题是辽宁省教育厅创新团队项目(2006T100)。其主要研究内容即是六相双Y移30°多极少槽盘式永磁同步电机电磁噪声的计算及抑制技术,通过研究达到对该结构电机电磁噪声较为准确的计算、及为低噪声电机设计提供依据的目的。 由于定、转子相互作用产生的法向电磁力是电机电磁噪声的主要来源,因此针对六相双Y移30°多极少槽盘式永磁电机的结构特点,本文首先对其气隙磁场分布进行研究。通过将六相双Y移30°绕组等效成两个独立的三相Y接绕组,得到了该结构电机定子绕组磁动势谐波分布。若总槽数和极对数之间具有最大公约数t,则整个绕组就可分成t个完全相同的单元。本文以单元电机为研究对象,通过解析法对定子开槽和不开槽两种情况下永磁体产生磁场分布进行了研究。结果表明,对于六相双Y移30°多极少槽电机,将单元电机极对数作为基波时,定子绕组磁动势中不含基波的5、7次谐波,转子永磁体产生的谐波次数由极槽配合决定。 定子系统固有频率及其模态是电机电磁振动和噪声的主要研究内容。根据盘式电机定子系统的受力及振动方向,本文将内转子轴向磁通(AFIR)盘式永磁同步电机定子铁心及端盖等效成环形薄板,运用ANSYS软件确定环形薄板在不同内外径比及不同振型下的频率常数,得到该结构电机定子系统固有频率计算方法,并编制电磁噪声计算程序。将本文提出的固有频率计算方法应用于15kW及5kW样机,同时对两台样机进行固有频率实验,试验结果与计算结果较好的吻合。 运用解析法计算AFIR盘式永磁电机电磁噪声时,假定电机端盖侧的电磁噪声最强,未计及电机长径比对噪声分布的影响。然而,电机的长径比必将影响电机周围噪声的分布。为了研究不同长径比对AFIR盘式永磁同步电机噪声分布的影响,本文通过声场计算,得到了AFIR盘式永磁同步电机长径比与噪声分布特性之间的关系,修正了该结构电机电磁噪声解析计算程序。 最后通过计算分析,本文给出了多极少槽AFIR盘式永磁同步电机电磁噪声的抑制措施。


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