电动助力转向系统永磁同步电机噪声分析及改进

针对某汽车电动助力转向系统(EPS)的电机电磁噪声,从理论上对该永磁同步电机(PMSM)的电磁噪声频率及阶次进行推导计算;通过整车的振动噪声测试验证了理论计算值,最后通过调整电机的转子永磁体冲磁方式,改善了电机的啸叫噪声,为前期预测EPS电机电磁噪声提供了设计参考作用。     

电动汽车永磁同步驱动电机振动噪声建模与分析

某纯电动样车在试验过程中被抱怨驱动电机噪声问题。针对该问题,首先进行永磁同步驱动电机的振动噪音机理分析,建立以转速为输入信号和以噪声频率与阶次为输出信号的电机振动噪声理论模型,并推导出A声级噪声理论谱线;其次,进行被测永磁同步的电机振动噪声测试,得出A声级噪声试验谱线;最后,对比理论模型预测和测试结果,验证了模型的正确性,并识别被测永磁同步电机异常噪声源。该模型与试验相结合可以快速识别永磁同步电机的异常振动噪声源。     

基于辅助槽的永磁同步电机转矩脉动优化设计

NVH是车用永磁同步电机(PMSM)开发的关键项,而转矩脉动是影响永磁同步电机NVH的重要因素之一。本文对一款永磁同步电机的转矩脉动进行优化,由于设计边界条件限制,定子冲片、绕组、磁钢尺寸等不能更改,故本次重点针对转子辅助槽进行优化设计,使其满足设计目标要求,降低NVH不达标的风险。     

基于EMD-SDP图像特征和改进DenseNet车用PMSM故障诊断

永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）因转速范围宽、输出转矩大、调速响应快、尺寸小、质量轻等优点被广泛应用于电动汽车驱动系统。受恶劣气候、异常振动和频繁起动-制动工况因素影响,PMSM易发生匝间短路、退磁、轴承磨损等故障。本文针对PMSM相似故障单一维度信号下难区分以及工作条件发生变化时传统诊断方法鲁棒性差的问题,提出了一种基于经验模态分解-对称点模式（empirical mode decomposition-symmetric dot pattern,EMD-SDP）图像特征和改进DenseNet相结合的车用永磁同步电机故障诊断方法。首先,通过实验获取不同状态的电机在多种工况下振动信号,将预处理的振动信号进行EMD处理,求解不同层级本征模态函数（intrinsic mode function,IMF）;其次,将原始振动信号转化为SDP图像,对不同层级IMF转化为RGB色彩特征在SDP图像上显示出来;然后,通过融合scSE注意力机制改进DenseNet学习图像数据集构建分类网络模型;最后,按照信号-图像-网络的流程对待测电机状态进...     

基于有限元法的永磁同步电机电磁场分析

文章利用有限元软件ANSYS针对某款48槽8极的永磁同步电机,建立有限元模型,并对其八分之一模型进行分析求解,得到其在稳态和瞬态条件下的磁力线、磁场云图、齿槽转矩等结果,为以后永磁同步电机的设计优化和振动噪声分析奠定基础。     

基于绕组阻尼效应的永磁同步电机无源降噪技术研究

基于阻尼效应提出了一种无源永磁同步电机降噪方法。该方法的基本原理是在定子绕组相同的槽中嵌入辅助三相绕组，绕组中三个合适电容值的电容器进行短路产生阻尼效应，从而降低气隙中的磁通密度谐波分量，尤其能充分滤除PWM （脉宽调制）产生的高频谐波，以减少永磁同步电机的噪声和振动，同时阻尼效应还可以显著降低某些特定频率的噪声和振动。由于其具有无源特性，辅助绕组能明显地抑制谐波降低电磁噪声，却没有增大电机设计和制造的复杂性，因此在永磁电机中具有非常好的扩展性和推广性。     

车用永磁同步电机电磁噪声的分析与优化

为降低转子旋转产生的径向电磁力波作用在定子齿上引起永磁同步电机(PMSM)的电磁噪声,以额定功率为60 kW的车用永磁同步电机为研究对象,通过分析径向电磁力波的产生机理,利用Ansoft Maxwell建立二维电磁仿真模型,求出其径向电磁力波,再利用二维傅里叶变换将径向电磁力波进行时空二维分解,转子不斜极电机的测试结果表明,0阶电磁力波引起的振型与电机结构的0阶模态耦合产生共振。最后,提出转子分段斜极以削弱齿谐波,降低0阶电磁力波的改进方案,电磁仿真和试验结果表明,改进方案电磁噪声明显下降。     

燃料电池轿车电机总成的振动阶次特征分析

首先通过燃料电池轿车整车的道路加速试验测得永磁同步电机总成与车身底板的振动信号,用短时傅立叶分析法揭示与分析了振动信号的阶次特性;然后从理论上研究了电流传感器测量误差和非正弦磁场分布对永磁同步电机转矩波动的影响.理论研究和仿真分析都表明,永磁同步电机的转矩波动是燃料电池车电机总成与车身阶次振动的振源;电流传感器的直流偏移误差和增益误差分别引起了1阶和2阶转矩波动与振动,磁场的非正弦分布则导致6阶转矩波动与振动.     

电动车用永磁同步电机定子铁心固有频率研究

为了准确预测永磁同步电机定子的固有频率,对某8极36槽永磁同步电机定子铁心进行等效和假设处理,建立其模态分析有限元模型,将定子铁心、绕组按等质量法解析,计算定子铁心的固有频率,并分析了其谐响应,发现在568.84 Hz频率下定子振动位移最大,当电机激振力频率与其接近时,电机噪声显著增大,电机空载噪声频谱分析试验结果表明,该模型具有较高的准确性。基于该模型研究了定子轭不同材料属性、定子齿宽、轭厚和定子铁心轴向长度对固有频率变化的影响。     

风冷永磁同步电机噪声分析与优化

以额定功率为18 kW的风冷永磁同步电机为研究对象,建立二维电磁仿真模型,利用有限元软件计算其径向电磁力,通过快速傅里叶变换分析径向电磁力的谐波次数,分别对电机的定子和整机进行了模态测试,得到其各低阶模态固有频率,分析了电机振动和噪声产生的原因,提出了一种通过优化电机壳体结构降低电机噪声的方法,并对改进后的风冷永磁同步电机进行了热仿真分析和噪声试验验证,结果表明,改进后电机温升满足工作要求,噪声降低了约11 dB(A)。     

基于模糊PID的电动汽车用永磁同步电机矢量控制仿真研究

为了解决传统固定增益PID的永磁同步电机矢量控制系统响应速度过慢、稳态性能差、转矩脉动较大等不足,文章利用具有参数自整定功能的模糊PID控制器对矢量控制系统进行改进,在Matlab/simulink环境下建立了永磁同步电机的矢量控制系统模型,对PMSM电机的位置控制和突加负载情况进行了仿真研究。仿真结果表明:模糊PID控制器可显著提高系统鲁棒性,很好地满足了永磁同步电机高精度、快响应的控制要求。     

五段式与七段式空间矢量脉宽调制下永磁同步电机高频噪声对比分析

为探明分别采用五段式与七段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)的电动汽车驱动用永磁同步电机以载波频率为中心频率的阶次噪声差异,首先分析了永磁同步电机径向电磁力的时空特性,然后对径向电磁力进行仿真并对结果进行二维时空分解,最后对采用2种SVPWM控制的电机进行了振动噪声测试,识别出对电机高频噪声贡献较大的噪声阶次。通过对比发现,电机采用七段式SVPWM控制时,在转速530～9 000 r/min范围内0阶、8阶、-8阶噪声幅值分别降低21.21 dB(A)、9.21 dB(A)、12.65 dB(A),试验结果与理论、仿真结果的一致性较好。     

电动汽车用模糊PID控制的PMSM控制器策略研究

由于电动汽车行驶工况环境复杂,所以有必要提高永磁同步电机(PMSM)控制器的动态控制性能与抗干扰能力,通过对永磁同步电机的数学模型的分析,结合矢量控制原理,建立id=0控制下的永磁同步电机调速系统的仿真模型,提出了一种基于模糊PID控制原理的速度环控制策略。通过对模糊PID控制方法的仿真实验,不仅减少了速度环的调节时间,也能增强抵御来自电流环(或力矩环)的干扰,验证了所设计的基于模糊控制PID策略下的电机运行具有良好的性能,可以有效提升电动汽车的动力性能。     

PMSM用逆变器单环矢量调制策略

分析了目前永磁同步电机（PMSM）常用控制方法的优点与不足,结合正弦波脉宽调制（SPWM）技术与转子磁场定向控制（FOC）技术,提出了一种PMSM用逆变器的单闭环空间矢量调制（SL—SVPWM）方法。以PMSM模型为基础,在Matlab仿真软件的Simulink环境下结合S函数构建了基于SL—SVPWM的PMSM伺服系统仿真模型。通过试验比较了SPWM与SL-SVPWM控制方式下绕组相电流波形,分析了SL—SVPWM驱动下电机的动态响应性能。由仿真与试验结果可见,SL-SVPWM与SPWM相比PMSM的控制性能更为优越,与FOC相比控制系统结构、算法大为简化。     

田口法在永磁同步电机优化设计中的应用

为了改善电动汽车用永磁同步驱动电机的振动噪声,以降低永磁同步电机的转矩波动和齿槽转矩为优化目标、增大单位磁钢宽度的平均转矩和直轴电感为约束条件,选取"V"型转子磁极结构中永磁体槽的位置、尺寸和磁钢宽度等参数作为优化设计变量,在仿真实验中采用田口法设计,选出最优的参数组合方案。仿真结果表明:田口法优化后的相关性能相比于原机方案得到了全面提升,仿真结果验证了田口法在车用永磁同步驱动电机电磁性能优化设计中的有效性和实用性。     

EPS用永磁同步电机弱磁控制研究

针对驾驶员在快速操纵方向盘时手感沉重的问题,分析电动助力转向系统(Electric Power Steering System,EPS),用永磁同步电机的调速原理,将问题的原因归结为电机的调速范围有限。提出了以方向盘角速度为判断依据,低转速下在转矩环中进行id=0控制,高转速下在转速环中进行弱磁控制的控制策略,并根据某型号永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)给出了具体工程实现方法,进行Matlab/Simulink仿真分析及硬件在环试验。仿真及试验结果验证了所提方案的有效性。     

自抗扰技术的电动汽车用永磁同步电机控制

为抑制负载、摩擦力矩和转动惯量的变化对永磁同步电机（PMSM）速度伺服系统的影响,将以上参数的变化视为伺服系统的扰动量,推导出速度环自抗扰控制的控制策略,并将其应用在电动汽车驱动上。基于MatLAB的仿真提出的自抗扰控制器均具有更好的动态和静态特性,能很好地实现额定转速以内的恒转矩运行和额定转速以上的恒功率运行。     

ISO26262标准下永磁同步电机故障对整车安全性的影响分析

对永磁同步电机的故障进行了详细分类,总结了各种故障带来的影响。基于CARsim整车仿真环境,设计了多种极限工况,对前轮两轮轮毂电机驱动汽车出现电机故障时的整车行为进行仿真分析,并基于ISO26262标准对永磁同步电机故障进行了汽车安全完整性等级评级工作,所得结论可为电机和整车控制器的设计与开发提供参考。     

基于转子结构优化的永磁同步电机噪声研究

以某型号车载永磁同步电机(PMSM)为研究对象,首先分析径向电磁力波的产生机理,建立电机电磁仿真模型得到径向电磁力的时空分布特性以及特定阶次的径向电磁力波幅值,然后以0阶径向电磁力波幅值的48倍频分量为优化目标,从转子结构优化的角度提出一种转子外表面开设辅助槽的方法,利用响应曲面法得到辅助槽参数对优化目标的影响程度,从...     

纯电动汽车永磁同步电机引起车内啸叫的分析及优化

纯电动汽车永磁同步电机是影响整车的NVH性能主要激励源之一,通过对驱动电机定子的分析与优化,能有效降低电机谐频激励,减小电机振动,从而提高整车NVH舒适性。文章以一款纯电动车型为例,重点讲述通过测试排查减速能量回收车内啸叫问题,确认驱动电机24阶、48阶激励通过结构和空气传递到车内,引起车内中高频啸叫声,最终优化驱动电机定子绕组得以改善,达到优化车内噪声的目的,为纯电动汽车NVH性能开发和优化提供参考与借鉴。