【摘要】：本文以一臺船舶用永磁同步電機作為研究對象,針對電機振動以及振動優(yōu)化問題對電機進行了研究。通過對電機電磁、機械、結構等方面進行了分析計算與優(yōu)化設計來降低電機由電磁力而產(chǎn)生的振動。首先,從電磁角度對電機振動進行分析并通過優(yōu)化電磁參數(shù)來降低電機振動等級。從磁滯伸縮力、徑向電磁力波、切向電磁力波、轉矩脈動、齒槽轉矩五個方面對電機電磁振動進行分析。先采用麥克斯韋張量法對電機的徑向電磁力進行計算,推導出電機空載以及負載狀態(tài)下徑向電磁力波的表達式。然后通過有限元仿真分析確定了引起電磁振動的主要頻率。以氣隙磁密波形的總諧波畸變率(THD)最小為目標,通過改變電機電磁參數(shù)、優(yōu)化永磁體形狀、改變槽口大小等方式來優(yōu)化電機中的徑向電磁力波,降低電磁振動大小。然后根據(jù)文獻資料從機械方面對電機振動進行分析并通過改變定子機械結構來降低電機的振動等級。根據(jù)薄殼理論薄殼理論推導出電機機械結構的振動公式和模態(tài)參數(shù)的計算公式,分析機械結構參數(shù)對薄殼模態(tài)參數(shù)和振動大小的影響規(guī)律。通過實驗的方法對建立的有限元模型進行修正,使修正后的有限元模型與實際模型具有相同的模態(tài)頻率。最后,采用修正后的有限元模型對相同電磁力波的激勵下,定子在不同的軛厚、齒寬、齒長的參數(shù)下電機振動大小以及模態(tài)頻率的變化規(guī)律進行了分析,得到了厚軛、短齒、窄齒結構有利于降低電機振動的結論。其次,通過對電機機殼、機座形狀進行優(yōu)化設計來降低電機振動等級。采用修正后的有限元模型,通過改變機殼的散熱肋形狀以及改變電機機座的形狀來觀察這些改變對電機振動大小的影響。通過有限元仿真計算可知,當電機機殼采用圓形散熱肋以及無加強肋機座時,電機在垂直于機座面方向上的振動會有一定的削弱,平均振動等級會有一定的降低。最后,對由PWM開關頻率引入的電流諧波振動進行優(yōu)化設計來降低電機振動等級。根據(jù)理論研究分析了在PWM供電情況下,電機徑向電磁力波的分布,通過增大電機電感值的方法和隨機開關頻率PWM技術兩種方法對引起電機高頻振動的開關頻率附近的高次諧波進行削弱。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM341
【圖文】：

圖 1.1 不同轉速下三類振動源對總振動的影響.1 Influence of three types of vibration sources on total vibration at different外研究現(xiàn)狀電機定子和轉子上的不斷變化的電磁力波將會使電機產(chǎn)生電磁速低的電機，電磁振動往往是在所有振動源中占主導地位的振國內(nèi)外眾多學者的研究。對于振動的研究國外起步比較早。第的書出版于 1950 年，由蘇聯(lián)的 H.F.舒波夫所著。國內(nèi)直到 19

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文究的對象國內(nèi)外文獻對電機振動原理以及電機振動優(yōu)化研究結果作裝的永磁同步電機作為研究對象，如圖 1.2 所示。根據(jù)電磁仿真結果對電機振動情況進行分析，并根據(jù)分析結果研究造成的影響，對電機進行進一步的優(yōu)化設計。電機的基帶風扇，轉速較低，故其機械振動噪聲和空氣動力振動噪是造成該電機振動的主要因素。

圖 2.1 電磁力分解Fig.2.1 Electromagnetic force resolution時電機徑向電磁力計算麥克斯韋張量法對電機空載時的電磁力進行分析。在電機空載時可以忽略不計，空載時磁場全部由永磁體提供。永磁體提供的磁場定子部分，然后再通過氣隙經(jīng)過轉子形成閉合的磁回路。根據(jù)式（空載時電機的徑向電磁力，需要得到電機徑向氣隙磁密 Br的分布乘磁導的方法進行求解。根據(jù)磁勢乘磁導法，電機的氣隙磁密 b(θb , t F , t ( , t),t)為磁勢分布函數(shù)；Λ(θ,t)為氣隙磁導�？蛰d時，氣隙磁勢僅由永磁體產(chǎn)生，對永磁體產(chǎn)生的磁勢進行傅

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本文編號：2754950