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...     

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)。     

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。     

基于试验验证的永磁同步电机电磁噪声优化方法探究

为解决电动汽车永磁同步电机电磁噪声问题，基于其电磁噪声产生机理，提出通过试验验证手段降低电磁径向力的方法来优化其电磁噪声，分别从结构硬件和控制策略两方面提出了从转子分段斜极优化、结构刚度优化耦合共振改善、电流谐波注入和气隙磁通密度改善等验证对比方式进行优化改善，并针对每种优化方式结合实际开发案例进行说明。结果表明，每种方式均有至少3 dB(A)的电磁噪声改善，进一步论证了通过试验手段优化电磁径向力来改善电磁噪声的效果与优势。     

电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析建模与多目标优化

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率，利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型；然后利用同样方法建立转子磁桥虚拟磁场解析模型，从而得到考虑转子磁桥饱和效应的电枢反应磁场解析模型；最后通过叠加原理建立内置式永磁同步电机合成气隙磁场解析模型。通过有限元仿真和转矩测试验证内置式永磁同步电机气隙磁场解析模型的准确性。基于所建立的解析模型，以永磁体极弧宽度、定子槽口宽度和转子端部磁桥厚度为优化变量，以特定阶次频率的径向力波、转矩和效率为优化目标，利用带精英策略的非支配排序遗传算法，对一台电动汽车用内置式永磁同步电机样机进行多变量多目标优化。研究结果表明：与试验结果相比，解析计算误差小于5%,而计算时间较有限元仿真缩短90%以上；优化后，电机特定阶次频率的径向力波减小了9.2%,最大转矩提升了2.49%,最大效率提升了0.69%,高效区面积扩大了约54.46%;所提方法既解决了内置式永磁同步电机强非线性和高饱和的解析建模共性难点，又极大提高了电机多目标优化效率；研究可...     

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。     

车载交流电机噪声振动分析与试验研究

为研究某同步交流电机的噪声来源和噪声变化规律,该文通过试验对交流电机的噪声特性进行研究。首先设计开发了电机噪声振动分析系统,采集电机在空载及负载状态下噪声的时域信号;其次利用频谱、阶次分析等方法,找出了发电机在两种工况下噪声峰值的主要阶次成分,并找到了电磁噪声出现峰值现象的原因。分析结果表明,电机在空载工况下,风扇噪声是最大的噪声源;负载工况下,发电机转速在3000r/min和6000r/min附近出现的噪声峰值是由36阶径向电磁力波引起电机机壳的共振而产生的。     

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。     

48V微混电机电磁噪声研究与分析

文章分析了48 V微混系统起动发电一体机(IBSG)的电磁噪声情况,对影响电机电磁噪声的两个重要因素,即电磁力波和固有频率进行了深入研究,根据电磁噪声产生机理,给出了降低电磁噪声的改进措施,并对比分析了改进前后的电磁噪声变化情况.分析结果表明,给出的改进措施能够很好地抑制电机电磁噪声,对48 V微混动力系统NVH性能开...     

电动汽车用新型交替极永磁游标电机研究

设计了一种应用于电动汽车直驱系统的双边Halbach交替极永磁游标电机,以提高电机输出性能为目标,利用二维有限元法对电机内、外定子调制齿尺寸,转子内、外侧永磁体阵列错位角度及磁极尺寸等关键技术参数进行优化,分析了电机的电磁性能,并将其与传统永磁游标电机进行了比较.结果表明:双边Halbach永磁体阵列错位一定角度后,能...     

基于ansoft的汽车起动机电磁噪声分析

基于maxwell二维瞬态磁场理论,运用ansoft算出永磁直流起动机空载、减速过程中的齿槽转矩与气隙磁密,并作傅立叶分析,可以发现仿真出的结果与起动机噪声实验结果关系密切,并且齿槽转矩、气隙磁密幅值不随转速变化,并且电机旋转一周的齿槽转矩周期应为极数与转子槽数的乘积,所得出的结果即为电机噪声诊断提供了新的途径,也为确定与电磁噪声有关的主要参数及减小电机的电磁噪声提供理论依据。     

电动车用永磁同步驱动电机的设计与分析

为了得到一款驱动效率和电磁噪声都表现较优的电机,本文采用最大转矩电流比的控制方式以及减小铜耗的绕组方案等措施以提高效率,采用转子四段斜极的结构以降低电磁噪声。对样机进行了电磁仿真及实验测试,仿真结果和实验测试都表明该样机具有较好的噪声表现和较高的驱动效率,验证了该设计方案的合理性。     

电机转子铁芯剥离模型建立与径向磁密分析EI北大核心CSCD

为保证车用永磁同步电机转子铁芯具有承受较大剥离力的能力,又避免对转子铁芯进行破坏性的剥离实验,本文基于力能等效原则并引入双线性内聚力模型,对叠铆型和胶粘型铁芯进行建模,并通过仿真获得转子铁芯剥离力。首先,构建了电机转子铁芯剥离实验平台,比较了两种叠压工艺的最大剥离力,接着,利用ANASY Maxwell软件对两种工艺下永磁同步电机空载径向磁密进行了仿真分析。结果表明,采用胶粘工艺可大幅提高铁芯的剥离强度,同时提高了胶粘型铁芯电机的运行效率和气隙磁场的正弦度,降低了电机运行电流和损耗。     

基于阶次提取的车用电机振动快速计算方法

车用永磁同步电机运转时的工作转速范围较宽,分析电机全转速段的电磁振动的情况较为耗时和占用大量计算资源。本文采用多物理场耦合仿真计算少量转速工况的气隙磁密,通过阶次提取技术,将时域的瞬态电磁激励转换为角度域及频域的电磁激励。将稳态电磁激励施加到电机有限元模型定子齿面上,进行电机壳体表面法向振动响应求解,实现车用驱动电机全转速段壳体振动响应特征的快速计算,缩减了仿真时间和计算资源,仿真效率大大提升。     

某型车用发电机电磁噪声的数值仿真

针对某型车用爪极发电机存在的电磁噪声问题,建立了发电机的电磁学有限元模型、动力学有限元模型和声学边界元模型,进行多物理场耦合的数值仿真,获得发电机的电磁力波、振动响应和外部声场噪声等信息。对比仿真与实验分别得到的测试半球面上的平均声压级,发现两者吻合较好,说明该数值仿真方法具有较高的精度。最终结果表明,发电机后端盖无支耳一侧的36阶振动是引起电磁噪声的主要原因,为车用发电机的电磁噪声控制提供了参考。     

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。     

某纯电动汽车驱动系统24阶振动噪声的分析与优化

简述纯电动汽车用驱动电机系统振动噪声的来源、传递路径及优化途径,并针对某纯电动汽车蠕行模式驱动电机系统24阶振动噪声进行分析,得出车辆在130～200r/min转速范围内、 74Hz频率附近局部强化的24阶振动噪声是由驱动电机激励、驱动电机电磁力波频率同车辆动力总成固有频率共振引起的。同时提出了增加预置扭矩、优化扭矩阶跃强度的方案,有效地减弱了蠕行模式驱动电机系统24阶振动噪声。     

结构-电磁激励下某电驱总成噪声控制

针对某电动汽车电驱总成的噪声问题，依据电驱总成车内噪声产生机理，进行整车状态声振特性测试，运用不同工况组合下的频谱特征和阶次特征等分析方法，识别出该电驱总成噪声问题为结构共振和电磁激励所致。针对结构共振问题，考虑电驱总成结构耦合特性、电机材料复杂多样性和线圈绕组质量，建立电驱总成有限元分析模型，求解出电驱总成的模态和振动响应，并通过敲击法模态试验得到模态参数进而对有限元模型进行验证，在此基础上以模态应变能为依据对电驱总成结构的局部刚度进行优化，提升结构共振频率，降低共振风险。针对电磁激励问题，以电驱总成中的永磁同步电机为研究对象，建立电磁仿真分析模型，以影响磁通密度的转子槽口的槽形、槽宽、槽深和槽间角度4个因素建立正交试验设计表，通过极差值得到各因素对齿槽转矩和输出转矩的影响水平，最后以降低齿槽转矩、加工工艺简单和对输出转矩影响小为目标，运用16组具有代表性的电磁方案，完成256个参数组合的寻优，并对优化方案进行了数值仿真计算。研究结果表明：优化方案的改善效果较显著；研究可为电动汽车车内噪声改善提供试验技术支持，并为电驱总成的结构共振噪声和电磁噪声控制提供方法参考。     

商用车用永磁同步电机转子冲片结构拓扑优化

在商用车常用的8极48槽驱动电机转子设计中,为避免高转速引起的离心力造成转子失效,降低电机转子振动,采用ANSYS软件对电机转子冲片结构进行拓扑优化,保证优化后的转子冲片结构在额定转速下满足机械强度的同时,还降低了电机旋转过程中的径向力谐波幅值,达到降低振动减小噪声的目的,为下一步高速电机的性能改善提供了理论指导。     

永磁同步电机散热仿真分析及优化

在永磁同步电机原始结构的基础上对其进行仿真模型的改进,并对不同的改进方案进行仿真计算和对比分析。仿真结果表明通过对流道结构、传热路径和流量三个方面的优化设计显著降低了电机的最高温度。