定子开槽加斜槽抑制永磁同步电机噪声研究

为抑制永磁同步电机的噪声,本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,首先分析了电机的噪声理论,其次从振动噪声产生的机理出发,提出利用定子开槽加斜槽手段对电机定子进行优化。首先对两种模型进行仿真分析,分别计算了不同结构电机的气隙磁场,从而对比分析了两种结构电机的径向电磁力谐波、径向磁密谐波与齿槽转矩,其次对电机进行谐响应分析,计算了优化前后两种结构电机的声压级,确定了采用定子开槽加斜槽的方法可以降低电机的电磁噪声,最后为验证仿真的准确性,按照仿真优化后的结构生产了一台电机,并搭建了实验测试平台,经测试噪声结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真的准确性,证明了通过电机定子开槽加斜槽的方式可以降低永磁同步电机的噪声。

定子开槽表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析法

针对表贴式永磁电机定子开槽后的转子偏心空载气隙磁场解析问题,结合正则摄动理论建立其全局解析模型。将解析区域划分为永磁体、气隙和槽区域,通过各子区域之间的边界条件,求解拉普拉斯方程或泊松方程。叠加气隙磁密的零阶分量和一阶分量,得到偏心气隙磁场分布。解析解与有限元解的比较结果表明,气隙磁密、齿槽转矩和不平衡磁拉力计算准确,验证了解析模型的可靠性。所述解析方法计算快速准确,便于分析表贴式永磁电机转子偏心磁场。

定子开槽永磁同步电机气隙比磁导解析计算

采用镜像和保角变换相结合的方法计算定子开槽永磁同步电机的气隙比磁导。以光滑转子铁磁表面为镜面,将定子开槽永磁同步电机气隙原像及其镜像作为解析模型,经过多次保角变换得到气隙比磁导解析公式。解析模型考虑了齿槽之间的影响、定子开槽对气隙磁场径向分量和切向分量的影响,解析公式可用于定子开槽永磁同步电机的励磁磁场、电枢反应磁场、电磁力和齿槽转矩。在解析模型的基础上,对某定子开槽永磁同步电机单个齿槽指定路径上和气隙区域内气隙比磁导进行求解,与有限元结果相比较,表明了所提解析方法的准确性。

定子开槽电机的齿槽转矩和电动势计算

针对定子开槽电机运转时会产生转矩脉动,使得动力总成噪声、振动与声振粗糙度性能变差的问题,论文借助Maxwell建立电机模型,使用有限元方法分析隔磁磁桥的磁场分布,分析不同工况下电机反电动势、齿槽转矩与转速关系。结果表明,隔磁磁桥可以改善磁场分布减小磁漏,电动势与电机转速成正比,随转速增大齿槽转矩变化不大,故在低转速下使用分段斜极法优化12极72槽电机齿槽转矩。

定子齿开槽对永磁电机齿槽转矩的影响

在简述齿槽转矩产生机理的基础上,根据解析表达式讨论了定子槽数对齿槽转矩的影响。并建立电机电磁场模型,通过有限元法,定量分析永磁电机齿槽转矩,对不同结构的辅助槽对应的齿槽转矩进行对比计算,并对定子齿开槽对齿槽转矩的影响进行分析。结果表明,合理的定子齿开槽可以有效抑制齿槽转矩。

定子齿开槽对内置式永磁电机齿槽转矩的影响

内置式永磁电机的永磁体在转子内部,与表贴式永磁电机相比,其等效气隙小、齿槽转矩的影响大。在分析齿槽转矩产生机理的基础上,研究了定子齿开辅助槽对内置式永磁电机齿槽转矩的影响。以8极48槽内置V型永磁同步电机为研究对象,利用有限元方法分析了槽口宽度、深度和槽口中心线夹角对齿槽转矩的影响。研究表明,合理设计定子齿上的辅助槽可以有效地削弱内置V型永磁同步电机的齿槽转矩。

采用齿冠开槽法有效抑制永磁电机齿槽力矩

以4极6齿外转子永磁电机为例,通过有限元算法计算,定量分析了永磁电机齿槽力矩,并分析了定子齿冠开槽对齿槽力矩的抑制效果,对齿冠槽的结构和尺寸进行了优化设计。

定子齿顶开槽减小开关磁阻电机振动和噪声分析

开关磁阻电机的双凸极结构引起较大振动噪声,限制了它在许多领域的应用。根据虚位移理论分析了径向力减小的原理。在定子齿顶开矩形槽,沿径向方向的磁通密度部分改变为切向方向,减小了径向力,从而减小振动噪声。通过优化槽口的宽度和高度,得出最佳开槽尺寸。对传统定子和开槽定子多物理场分析,得到两种结构的固有频率、振动响应频率以及声压频谱。仿真表明,该方法有效减小了开关磁阻电机的径向力,改善了开关磁阻电机的振动和噪声。

一种减小开关磁阻电机振动的定子新结构

在分析SRM振动产生的原因基础上,根据电磁能量守恒方程和麦克斯韦张量法分析径向力的影响因素,提出在定子齿顶部开设矩形槽的方法。通过定子齿开槽,改变定/转子重叠部分磁力线的方向,从而减小径向磁密、增大切向磁密。分析了开槽宽度和开槽深度对减小径向力的影响,通过有限元分析获得样机的最优开槽尺寸。相比于传统结构,开槽定子结构气隙的径向磁密降低了4.2%,切向磁密增加了7.4%;在平均转矩下降1.43%时,径向力波峰值下降了32.25%,转矩脉动下降了5.42%。为了拓宽电机的速度范围,降低因共振引起的振动噪声,在环形定子轭的周边外接正8边形结构,通过改变定子轭形状和厚度以增大定子的固有频率。

基于转矩脉动和径向力的定子极形优化

由于开关磁阻电机有较大的振动和噪声,导致其在很多领域的应用受到限制。为了抑制振动,本文分析了电机振动产生的原理,分别从减小转矩脉动和径向力两方面出发,对原始模型进行了结构优化。首先,考虑到边缘磁通效应的影响,本文在定子齿顶部增添单侧极靴并进行磁导分析,通过调节气隙磁导以减小转矩脉动;在此基础上,依据麦克斯韦应力张量法,在定子齿弧面开设矩形槽,通过改善气隙磁密分布以降低径向力波峰值。有限元分析表明,该结构相对于原始模型,在平均转矩略微减小的情况下,实现了径向力波峰值和转矩脉动的降低。结合样机振动测试,进一步验证了该方案在减小振动上的合理性和可信度。

分数槽永磁同步电机径向电磁力研究

由于分数槽永磁同步电机每极磁路分布不同,相比整数槽时更容易产生低次径向电磁力波,对电机的振动和噪声影响较大。从气隙磁场入手,对分数槽永磁同步电机径向电磁力及力波次数和频率进行解析计算,并以一台12槽10极分数槽永磁同步电机为例,进行了有限元仿真验证与分析,仿真结果表明解析计算结果正确。

基于子域分析模型的实心转子感应电机磁场解析

子域分析技术作为一种简捷高效的磁场解析方法,已在电机恒定磁场解析领域获得广泛应用。该文以实心转子感应电机为例,将子域分析技术拓展到电机磁准静态场解析领域。在二维极坐标平面内,将实心转子感应电机求解区域划分为定子槽子域、气隙子域和实心转子子域,从而在复频域建立考虑定子开槽影响的实心转子感应电机精确子域解析模型。该解析模型着重求解实心转子子域的偏微分方程,根据运行方式的不同,分别给出同步运行和异步运行两种工况下的解析表达式。在解析计算结果的基础上,根据磁链法计算实心转子感应电机的运算电感。最后,通过二维时谐有限元分析验证了解析模型的准确性。

兆瓦级直驱式永磁风力发电机的两种设计方案对比

以1.5MW直驱式永磁风力发电机为对象,在发电机体积相同的情况下,基于有限元法,对定子槽数和极数分别为120极/378槽和60极/270槽的两种设计方案进行了较详细的分析,并探讨了定子齿冠开不同槽对发电机的输出功率和齿槽转矩的影响。