發(fā)布時(shí)間：2017-08-18 23:01

  本文關(guān)鍵詞：小功率永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)與嗓聲分析

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【摘要】：永磁同步電機(jī)具有功率密度高、效率高、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn),但是其振動(dòng)與噪聲問(wèn)題阻礙了它的進(jìn)一步應(yīng)用。對(duì)于功率較小的永磁同步電機(jī)而言,電機(jī)電磁振動(dòng)與噪聲問(wèn)題尤為突出,因此深入研究小功率永磁同步電機(jī)的電磁振動(dòng)與噪聲顯得尤為必要。產(chǎn)生電機(jī)電磁振動(dòng)與噪聲的機(jī)理是徑向電磁力激勵(lì)電機(jī)定子系統(tǒng),定子系統(tǒng)振動(dòng)產(chǎn)生輻射聲場(chǎng)。導(dǎo)致小功率永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)與噪聲問(wèn)題突出的原因主要有兩個(gè):其一,氣隙磁場(chǎng)產(chǎn)生徑向電磁力的時(shí)間頻率與空間極對(duì)數(shù)比較復(fù)雜;其二,當(dāng)徑向電磁力的時(shí)間頻率接近電機(jī)定子系統(tǒng)的模態(tài)固有頻率時(shí),會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振。本文以540瓦4極6槽小功率永磁同步電機(jī)為研究對(duì)象,根據(jù)電磁學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)以及聲學(xué)理論,采用解析法、有限元法以及邊界元法,進(jìn)行了如下研究:首先,利用解析計(jì)算快速且有效地得到負(fù)載工況下徑向電磁力的時(shí)間頻率與空間極對(duì)數(shù),同時(shí)利用電磁有限元仿真與二維傅立葉變換得到負(fù)載工況下徑向電磁力的時(shí)間頻率與空間極對(duì)數(shù)。對(duì)比發(fā)現(xiàn):負(fù)載工況下,解析計(jì)算得到的徑向電磁力的時(shí)間頻率與空間極對(duì)數(shù)與仿真得到的結(jié)果相互吻合。其次,采取定子鐵芯等效建模、繞組等效建模以及合理設(shè)置接觸的措施對(duì)電機(jī)定子系統(tǒng)的徑向模態(tài)進(jìn)行了模態(tài)有限元仿真。仿真表明:繞組、機(jī)殼、端蓋以及邊界條件的加入會(huì)使電機(jī)定子系統(tǒng)徑向模態(tài)固有振型形變變小,徑向模態(tài)固有頻率上升。再次,利用一種改進(jìn)的電磁集中力加載方式對(duì)電機(jī)的電磁振動(dòng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元仿真。仿真發(fā)現(xiàn):雖然徑向電磁力的幅值在低頻段較大,但是電機(jī)的電磁振動(dòng)在中高頻段較為明顯;通過(guò)觀察機(jī)殼局部固有振型或端蓋局部固有振型,可以快速確定產(chǎn)生共振的原因。然后,采用直接邊界元法,研究了共振頻率處電磁振動(dòng)與電磁噪聲之間的關(guān)系。研究表明:通過(guò)對(duì)比共振頻率處定子系統(tǒng)的振動(dòng)加速度云圖與場(chǎng)點(diǎn)的聲壓級(jí)云圖,能夠直觀地明確共振頻率處電磁振動(dòng)與電磁噪聲的關(guān)系,并且共振頻率處的聲壓級(jí)往往主導(dǎo)噪聲測(cè)點(diǎn)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的總聲壓級(jí)。最后,在不降低電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的前提下,以定子齒表面徑向電磁集中力均值最小化為目標(biāo),建立響應(yīng)面模型,優(yōu)化了兩種定子齒的參數(shù)。優(yōu)化結(jié)果表明:兩種定子齒都能夠降低電機(jī)電磁振動(dòng)和噪聲,其中三段式定子齒在降低電磁振動(dòng)方面表現(xiàn)較好,而局部偏心定子齒在降低電磁噪聲方面表現(xiàn)更佳。
【關(guān)鍵詞】：小功率永磁同步電機(jī) 電機(jī)電磁振動(dòng)與噪聲 徑向電磁力 結(jié)構(gòu)模態(tài) 有限元法 邊界元法
【學(xué)位授予單位】：上海電機(jī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題背景12
• 1.2 課題重要意義12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3.1 電機(jī)徑向電磁力的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 電機(jī)定子系統(tǒng)模態(tài)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 電機(jī)電磁振動(dòng)與噪聲的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 本課題主要內(nèi)容19-20
• 第二章 小功率永磁同步電機(jī)徑向電磁力分析20-34
• 2.1 小功率永磁同步電機(jī)徑向電磁力解析計(jì)算20-24
• 2.2 小功率永磁同步電機(jī)徑向電磁力有限元仿真24-33
• 2.2.1 電磁有限元理論24-26
• 2.2.2 有限元仿真前處理及技術(shù)要點(diǎn)26-28
• 2.2.3 有限元仿真結(jié)果及分析28-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第三章 小功率永磁同步電機(jī)定子系統(tǒng)徑向模態(tài)分析34-52
• 3.1 多自由度系統(tǒng)模態(tài)分析理論34-35
• 3.2 小功率永磁同步電機(jī)定子系統(tǒng)徑向模態(tài)有限元仿真35-50
• 3.2.1 定子鐵芯徑向模態(tài)有限元仿真35-38
• 3.2.2 帶繞組定子鐵芯徑向模態(tài)有限元仿真38-42
• 3.2.3 帶機(jī)殼定子徑向模態(tài)有限元仿真42-45
• 3.2.4 不帶邊界定子系統(tǒng)徑向模態(tài)有限元仿真45-47
• 3.2.5 帶邊界定子系統(tǒng)徑向模態(tài)有限元仿真47-50
• 3.3 本章小結(jié)50-52
• 第四章 小功率永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)分析52-62
• 4.1 模態(tài)疊加法頻率響應(yīng)分析理論52-53
• 4.2 小功率永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)有限元仿真53-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 第五章 小功率永磁同步電機(jī)電磁噪聲分析62-69
• 5.1 邊界元法的介紹62
• 5.2 邊界元仿真前處理及技術(shù)要點(diǎn)62-63
• 5.3 邊界元仿真結(jié)果及分析63-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 降低小功率永磁同步電機(jī)電磁振動(dòng)與噪聲的研究69-81
• 6.1 兩種定子齒69-70
• 6.2 響應(yīng)面法理論70-71
• 6.3 優(yōu)化71-80
• 6.3.1 確定目標(biāo)函數(shù)71-72
• 6.3.2 兩種定子齒參數(shù)的取值范圍72-73
• 6.3.3 確定限制條件73
• 6.3.4 優(yōu)化結(jié)果73-74
• 6.3.5 優(yōu)化前后對(duì)比分析74-80
• 6.4 本章小結(jié)80-81
• 第七章 結(jié)束語(yǔ)81-83
• 7.1 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)81-82
• 7.2 后續(xù)研究工作82-83
• 參考 文獻(xiàn)83-90
• 致謝90-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果91

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本文編號(hào)：697228