发电机转子爪极表面形状对电机电磁振动噪声影响及优化策略研究

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作者 李志波 贺西平 张国锋 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期68-75,共8页

为研究爪极式发电机转子爪极对电机电磁振动和噪声的影响,建立了爪极式发电机电磁力的解析模型,分析了电磁力的频率特征。在电磁力解析模型的基础上,提出了一种计算转子爪极表面截线与电磁力关系的方法,分析了前者对后者的影响。设计了... 为研究爪极式发电机转子爪极对电机电磁振动和噪声的影响,建立了爪极式发电机电磁力的解析模型,分析了电磁力的频率特征。在电磁力解析模型的基础上,提出了一种计算转子爪极表面截线与电磁力关系的方法,分析了前者对后者的影响。设计了削弱电磁力的爪极优化方案,通过消除转子爪极表面3阶次成分,削弱36阶电磁力。仿真计算了优化前后的转子爪极对电磁振动、噪声的影响。结果表明,采用优化后转子爪极的电机,定子表面电磁振动36阶次加速度值降低了53%。电机电磁噪声36阶次声功率降低了13.0 dB,电机电磁噪声总声功率降低了2.6 dB。研制了样机,测试结果与计算结果相吻合。本文的工作可为控制电机电磁噪声提供参考。 展开更多

关键词 爪极式发电机 电磁力 电磁振动噪声 转子爪极 仿真计算

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内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构的电磁性能及电磁振动噪声分析 被引量：18

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作者 谢颖 辛尉 +1 位作者 蔡蔚 范伊杰 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期110-119,共10页

为了研究转子拓扑结构对内置式永磁同步电机(IPMSM)电磁性能以及电磁振动噪声的影响,以8极48槽永磁同步电机为例,根据设计指标,分别建立单层和双层永磁体两种内置式转子的永磁同步电机有限元模型,两个模型在定子、绕组、永磁体用量及轴... 为了研究转子拓扑结构对内置式永磁同步电机(IPMSM)电磁性能以及电磁振动噪声的影响,以8极48槽永磁同步电机为例,根据设计指标,分别建立单层和双层永磁体两种内置式转子的永磁同步电机有限元模型,两个模型在定子、绕组、永磁体用量及轴向长度上完全一致。首先,从磁路结构的角度分析交直轴电感的区别,并分别对电机的交直轴电感参数、转矩波动、空载反电势及其谐波含量和输出外特性进行有限元分析比较。其次,根据麦克斯韦张量法推导出径向电磁力密度的解析表达式,并分别将两台电机的气隙磁密和径向电磁力密度及经过傅里叶分解后的谐波含量进行分析比较。最后,建立电机的三维有限元模型,计算定子铁心和定子组件径向模态的振型及固有频率,并对两台电机的电磁振动噪声特性进行仿真分析比较。结果表明,对于内置式永磁同步电机,在永磁体用量相同的情况下,双层永磁体比单层永磁体的转子结构具有更加良好的电磁特性及电磁振动噪声表现。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 电磁性能 径向电磁力密度 模态分析 电磁振动噪声 有限元法

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开槽盘式永磁调速器振动噪声分析及优化

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作者 刘显茜 韩以强 +1 位作者 刘禹 谭波 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第9期58-67,共10页

针对开槽盘式永磁调速器磁通密度谐波幅值较大,导致工作时产生的振动噪声问题。以1台20极24槽盘式永磁调速器为研究对象,深入探讨了磁极厚度、槽口宽度和槽口斜度对低阶轴向气隙磁密谐波幅值的影响;并对调速器主动转子进行模态仿真,研... 针对开槽盘式永磁调速器磁通密度谐波幅值较大,导致工作时产生的振动噪声问题。以1台20极24槽盘式永磁调速器为研究对象,深入探讨了磁极厚度、槽口宽度和槽口斜度对低阶轴向气隙磁密谐波幅值的影响;并对调速器主动转子进行模态仿真,研究轴向电磁力密度波与空间模态的作用机理;在多转速情况下分析开槽盘式永磁调速器电磁振动噪声特征。为了降低开槽盘式永磁调速器的振动噪声,提出优化磁极参数和槽口参数的方法,构造以磁通密度谐波幅值和平均转矩为指标的多目标优化模型,采用进化算法对磁极参数和槽口参数进行优化,优化结果表明:磁通密度3次、5次谐波幅值分别降低14.3%、43.6%;额定转差下的尖端噪声降低约3 dB;在保证调速器输出转矩的同时,使调速器的转矩波动降低26.3%。验证了优化方案对开槽盘式永磁调速器的振动噪声有明显抑制作用。 展开更多

关键词 开槽盘式永磁调速器 电磁振动噪声 轴向气隙磁密 进化算法 多目标优化

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无人机17kW电机振动噪声分析与巡航转速下尖端噪声优化 被引量：12

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作者 刘栋良 詹成根 +2 位作者 屈峰 陈黎君 史恒 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1749-1763,共15页

随着无人机的迅速发展,噪声问题影响消费者体验及AI交互、语音识别等技术,限制了无人机应用潜力。该文针对一台17 kW无人机用外转子永磁同步电机进行研究。为降低电机尖端振动噪声,且保留原电机电磁性能,重点提出优化磁极和定子开槽的... 随着无人机的迅速发展,噪声问题影响消费者体验及AI交互、语音识别等技术,限制了无人机应用潜力。该文针对一台17 kW无人机用外转子永磁同步电机进行研究。为降低电机尖端振动噪声,且保留原电机电磁性能,重点提出优化磁极和定子开槽的方法。具体以平均转矩、转矩脉动等作为约束条件,构建多目标优化数学模型,并利用混合粒子群优化算法求解。该文深入探讨磁极参数、定子开槽对低阶次径向气隙磁通密度空间谐波特征的影响。并对电机转子模态仿真,以研究径向电磁力与空间模态的作用机理。在多转速情况下,以巡航转速为重点,分析整体电机电磁振动噪声特征。最后,仿真和实验结果表明,电机在巡航转速下的尖端噪声显著减小。验证了优化结构对无人机电机尖端振动噪声有明显抑制作用,对解决无人机噪声问题具有重要意义。 展开更多

关键词 无人机外转子永磁同步电机 电磁振动噪声 巡航转速 混合粒子群优化算法

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永磁同步电机磁固热多物理场耦合振动噪声分析 被引量：2

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作者 孟羚玉 陈长征 +1 位作者 史宗辉 孙鲜明 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期43-49,117,共8页

针对永磁同步电机的电磁振动噪声多物理场耦合问题,在磁固耦合的基础上,考虑温度场对电机结构和电磁特性的影响,通过有限元法提出一种磁固热多物理场耦合模型,分析在热应力和电磁力共同作用下电机的结构变形,突出对比强弱耦合变形情况... 针对永磁同步电机的电磁振动噪声多物理场耦合问题,在磁固耦合的基础上,考虑温度场对电机结构和电磁特性的影响,通过有限元法提出一种磁固热多物理场耦合模型,分析在热应力和电磁力共同作用下电机的结构变形,突出对比强弱耦合变形情况下电机电磁力及振动噪声情况。以一台6极36槽内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)为研究对象,综合考虑磁场、温度场和结构场多物理场耦合作用,建立永磁同步电机有限元模型,用ANSYS Workbench准确计算电机各种损耗并进行温度反馈,并通过实验验证模型准确性。结果表明,考虑温度分布和结构变形有助于准确预测和评估电机的振动噪声水平。 展开更多

关键词 振动与波 永磁同步电机 有限元法 磁固热耦合 温度分布 电磁振动噪声

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电流谐波注入的车用永磁同步驱动电机振动噪声抑制 被引量：18

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作者 钱喆 刘同鑫 +4 位作者 邓文哲 王群京 魏家明 唐光华 程义 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期115-124,共10页

针对0阶空间径向电磁力波对整数槽永磁同步电机电磁振动噪声影响较大的问题,本文以电动大巴车用72槽12极内置式永磁同步电动机为研究对象,应用麦克斯韦张量和磁势乘磁导法,推导了径向电磁力波的径向解析式。分析了该永磁同步电动机中0... 针对0阶空间径向电磁力波对整数槽永磁同步电机电磁振动噪声影响较大的问题,本文以电动大巴车用72槽12极内置式永磁同步电动机为研究对象,应用麦克斯韦张量和磁势乘磁导法,推导了径向电磁力波的径向解析式。分析了该永磁同步电动机中0阶径向电磁力波的主要来源和特征参数(频率和幅值),并对0阶电磁力波中对电磁振动噪声影响较大的频率分量进行了研究。采用定子绕组注入13次谐波电流的方法,削弱0阶径向电磁力波中12f_(0)引起的振动噪声,研究了该方法削弱振动噪声的机理。通过多物理场耦合仿真对比分析了谐波电流注入前后电机电磁振动噪声特性,结果表明注入13次谐波后2000 r/min的振动加速度削弱了51.7%,72阶噪声削弱了20.94%。最后通过实验验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 整数槽永磁同步电机 电磁振动噪声 径向电磁力波 谐波注入 多物理场耦合

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电流时间谐波对永磁同步电机电磁振动的影响

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作者 寇成浩 王姝 +2 位作者 张学磊 刘正宇 郭祖旭 《现代防御技术》 北大核心 2024年第3期170-179,共10页

为了揭示电流时间谐波对电机电磁振动和噪声的影响,结合Maxwell应力方程解析计算了变频器供电时永磁同步电机的径向电磁力,并解析计算了径向电磁力的阶次和频率变化规律。指出变频器的供电使电机在低频和中高频频段产生的电磁振动和噪... 为了揭示电流时间谐波对电机电磁振动和噪声的影响,结合Maxwell应力方程解析计算了变频器供电时永磁同步电机的径向电磁力,并解析计算了径向电磁力的阶次和频率变化规律。指出变频器的供电使电机在低频和中高频频段产生的电磁振动和噪声均有不同程度的加剧。以一台48槽8极永磁同步电机为例,分别建立了变频器供电和正弦波供电情况下电机电磁有限元模型和结构有限元模型。通过ANSYS多物理场联合仿真对比了2种供电方式下电机的振动响应和噪声变化,验证了解析分析的正确性。最后通过实验验证了仿真的可靠性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 径向电磁力 时间谐波 开关频率 电磁振动和噪声 ANSYS多物理场

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磁极偏心切向聚磁型并联结构混合励磁电机的振动噪声研究 被引量：4

8

作者 庞亮 杨清亮 +3 位作者 赵朝会 申合彪 张闻东 秦海鸿 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期47-52,65,共7页

以一台2.5 k W切向聚磁型并联结构混合励磁电机为研究对象,研究切向聚磁型并联结构混合励磁电机磁极偏心对电机振动噪声的影响。根据电机电磁振动噪声相关理论,建立磁极偏心切向聚磁型并联结构混合励磁电机模型,采用磁极偏心优化其气隙... 以一台2.5 k W切向聚磁型并联结构混合励磁电机为研究对象,研究切向聚磁型并联结构混合励磁电机磁极偏心对电机振动噪声的影响。根据电机电磁振动噪声相关理论,建立磁极偏心切向聚磁型并联结构混合励磁电机模型,采用磁极偏心优化其气隙磁密畸变率和电磁噪声,分析该电机在优化前后径向电磁力的阶次、频率特征,并对该电机的定子进行模态分析,利用ANSYS Workbench仿真平台搭建电机振动噪声耦合模型,计算优化前后电机的振动响应与噪声变化。结果表明:采用磁极偏心能有效优化电机气隙磁密和电磁力密度,气隙磁密谐波畸变率显著下降,电磁力(16,4 f1)分量幅值减小74%,从而可达到抑制电机振动噪声的目的。 展开更多

关键词 振动与波 混合励磁 切向聚磁型 磁极偏心 电磁振动噪声 有限元仿真

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转子结构优化削弱车用永磁同步电机振动噪音 被引量：24

9

作者 钱喆 唐光华 +2 位作者 王群京 李大伟 程义 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期122-129,共8页

针对内置式永磁同步电机由低阶齿谐波引起的电磁力波产生的电磁噪声大的问题,以一款8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象,结合麦克斯韦应力张量法与气隙磁场理论给出低阶齿谐波引起的主要噪声倍频。提出了采用转子分段斜极和转子开辅... 针对内置式永磁同步电机由低阶齿谐波引起的电磁力波产生的电磁噪声大的问题,以一款8极48槽内置式永磁同步电机为研究对象,结合麦克斯韦应力张量法与气隙磁场理论给出低阶齿谐波引起的主要噪声倍频。提出了采用转子分段斜极和转子开辅助槽的方法来削弱由低阶齿谐波引起的径向电磁力波,从而削弱该电机的电磁振动和噪音。建立了转子分段斜极的电磁力波解析模型,分析了转子分段斜极与转子开辅助槽对电机电磁噪音的削弱机理。建立了电磁有限元和结构声场耦合模型进行仿真分析,仿真结果表明由一阶齿谐波引起的0阶12f1电磁力在电机工作高速时接近定子0阶固有频率时会达到共振条件激发幅值大的噪音。样机噪声实验结果表明转子结构优化后有效削弱了由一阶齿谐波引起0阶12f1电磁力产生的48倍频电磁噪音。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 电磁振动噪声 径向电磁力波 齿谐波 转子分段斜极 转子开辅助槽

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电机旋转磁场中磁致伸缩导致的振动频率特性 被引量：8

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作者 张欣 李璞 +1 位作者 祝丽花 杨庆新 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期87-95,共9页

噪声抑制是电机设计和应用中亟待解决的重要问题,在大型电机中磁致伸缩效应引起的振动噪声占比较大。本文首先建立电机电磁—机械耦合数值模型,分析电机定子上的应力特性,发现引起电机定子齿顶部和根部的磁密分布比较集中,应力较大的原... 噪声抑制是电机设计和应用中亟待解决的重要问题,在大型电机中磁致伸缩效应引起的振动噪声占比较大。本文首先建立电机电磁—机械耦合数值模型,分析电机定子上的应力特性,发现引起电机定子齿顶部和根部的磁密分布比较集中,应力较大的原因是磁路转向和畸变。然后设计实验对仿真结果进行验证,测量电机定子上的振动,发现最大低频力波为电源供电频率的一倍频力波,在同样测量条件下,测量三相变压器铁心上的振动,发现变压器在铁心磁路转向处有明显的一倍频力波。 展开更多

关键词 电磁振动噪声 磁致伸缩效应 磁路畸变 一倍频力波

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磁场干涉对永磁电机电磁力特性影响研究 被引量：5

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作者 赵文峰 赵博 徐永向 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期33-40,共8页

针对亲水永磁电机水下噪声声学指向性问题,用理论和数值仿真的方法研究了分数槽电机,在理想正弦波供电、含有谐波电流供电时,磁势干涉后齿上径向力的特点。发现理想正弦波供电时,齿上径向力间隔特定个齿后周期性出现。相电流中存在谐波... 针对亲水永磁电机水下噪声声学指向性问题,用理论和数值仿真的方法研究了分数槽电机,在理想正弦波供电、含有谐波电流供电时,磁势干涉后齿上径向力的特点。发现理想正弦波供电时,齿上径向力间隔特定个齿后周期性出现。相电流中存在谐波电流,耦合磁势的频率不相互干涉时,齿上径向力时域无周期性,频域幅值依然存在周期性;若耦合磁势干涉时,则时域、频率都不存在周期性。实验的相电流存在大量可耦合出干涉磁势的谐波电流,振动测试的结果验证了干涉后,电磁力频域幅值非周期性的规律。不同的径向力会导致齿上不同的振动。该理论可以从电磁力激励源上解释亲水永磁电机水下噪声声学指向性的现象。 展开更多

关键词 永磁电机 电磁力 径向力 电磁振动噪声 谐波干涉

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车用内置径向式永磁同步电机的降振优化设计 被引量：4

12

作者 孙丽华 孙会琴 +2 位作者 郭英军 王忠杰 井成豪 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第1期19-26,共8页

为降低永磁同步电机径向电磁力所引起的电磁振动噪声,基于电磁场、结构场以及声场有限元分析方法,提出了一种基于隔磁磁桥偏移的优化方法。以一台车用内置径向式永磁同步电机为研究对象,将电机隔磁磁桥所在位置沿转子外径的圆周轨迹向... 为降低永磁同步电机径向电磁力所引起的电磁振动噪声,基于电磁场、结构场以及声场有限元分析方法,提出了一种基于隔磁磁桥偏移的优化方法。以一台车用内置径向式永磁同步电机为研究对象,将电机隔磁磁桥所在位置沿转子外径的圆周轨迹向磁极方向偏移,同时对隔磁磁桥相邻间距与隔磁磁桥长度进行优化,在综合考虑电机振动噪声水平与电机性能的前提下,对偏移距离为4 mm时电机优化前后的径向电磁力、转子受力、电机模态和电磁振动噪声进行了仿真分析。结果表明,所提方法使电机的平均电磁振动噪声降低了16.77%,电机的噪声水平得到了明显改善,但不会对电机的性能产生较大影响。基于隔磁磁桥偏移的优化方法改善了电机噪声水平,可为车用永磁同步电机的优化设计和电磁振动噪声的抑制提供参考。 展开更多

关键词 电机学 永磁同步电机 电磁振动噪声 隔磁磁桥 纹波转矩含量

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