低阶谐波相位对异步牵引电机振动的影响

随着高铁的高速发展,异步牵引电机的振动噪声问题近年来已得到了广泛的关注和研究。本文重点探究了低阶谐波相位对异步电机电磁力波的影响。利用等效电路定性分析了考虑谐波后定转子侧电流相位的关系。对一台异步牵引电机进行电磁力分析,通过二维傅里叶分析提取电磁力波主要阶次和频率,分析了三阶主要电磁力波随谐波相位的变化。最后通过有限元仿真得到不同谐波相位下的电机振动情况,表明在空间阶次较低的情况下,电机振动和电磁力波与谐波相位的关系具有一致性。

变频供电对异步电机电磁噪声的影响

针对某三相异步电机变频供电时,电机噪声明显增大且出现刺耳高频声的情况,利用数值仿真软件建立了电机磁场、振动和噪声模型,计算和分析了变频供电对电机定子电流、径向电磁力、电机振动和噪声的影响。研究发现,变频器供电时,电机定子电流在基波之外增加了基波的谐波分量和载波与谐波相互作用的频率分量,载波引起的电流分量增加了电磁力波的高阶分量,在研究频率范围内(个别频率除外),相比于正弦供电,电机振动速度增大至1.08~131.4倍,声压级增大了2.6~42.6dB。

定子槽结构的永磁同步电机振动噪声优化

为改善永磁同步电机一阶齿谐波引起的振动噪声,基于ANSYS Workbench多物理场耦合平台,对电机电磁噪声进行联合仿真,优化电机振动噪声.分析一阶齿谐波引起的振动噪声所在的空间与时间阶次,通过对定子结构优化的方式降低电机的振动噪声.分析定子槽的各种参数对电机气隙磁通密度的影响,并通过回归分析的方式得到其对电机气隙磁密的回归模型,利用优化算法找到最适合定子槽参数.经仿真分析表明优化后的电机气隙磁密得到明显改善,0空间阶次由12倍电磁频率引起的48时间阶次的电磁噪声得到显著降低,证明优化方案的可靠性.

磁极偏心对船舶用电机的振动噪声影响

为解决船舶电机的振动噪声问题,以一台5.5 kW、8极48槽船舶用表贴式永磁同步电机为研究对象,分析了考虑磁极偏心情况下电机振动噪声产生机理,计算了该电机的电磁性能及其电磁振动噪声特性。基于理论推导磁极偏心对电磁力的影响,提出一种磁极偏心结构设计,并通过二维傅里叶分解分析其径向气隙磁密与电磁力谐波分量,对优化前后电机的电磁振动噪声进行了有限元对比分析。结果表明,通过电机结构优化后,在额定工况运行下转矩脉动减小,电磁振动噪声有效降低,从49.55削弱至44.479 dBA,这表明该优化方案对电机电磁振动噪声特性具有良好的改善作用,最后通过样机试验验证仿真的有效性。

电流时间谐波对永磁同步电机电磁振动的影响

为了揭示电流时间谐波对电机电磁振动和噪声的影响,结合Maxwell应力方程解析计算了变频器供电时永磁同步电机的径向电磁力,并解析计算了径向电磁力的阶次和频率变化规律。指出变频器的供电使电机在低频和中高频频段产生的电磁振动和噪声均有不同程度的加剧。以一台48槽8极永磁同步电机为例,分别建立了变频器供电和正弦波供电情况下电机电磁有限元模型和结构有限元模型。通过ANSYS多物理场联合仿真对比了2种供电方式下电机的振动响应和噪声变化,验证了解析分析的正确性。最后通过实验验证了仿真的可靠性。

一种基于同步策略的方波谐波注入振动噪声抑制方法

针对永磁同步电机传统谐波注入方法抑制振动噪声过程中,注入谐波电流频率在奈奎斯特频率附近时存在的频率混叠问题,文章提出了一种基于同步策略的方波谐波注入振动噪声抑制优化方法。首先分析永磁同步电机噪声问题,并对传统谐波注入方法的抑制机理、控制标定以及频率混叠现象进行了介绍;其次阐述了同步策略优化方法的实现原理,即保持逆变器开关频率与注入方波谐波电流频率同步变化,实现谐波电流幅值提升与阶次固定;最后通过试验对比,同步策略优化方法能够有效地改善频率混叠现象,48阶噪声平均降低6.4 dB,96阶噪声平均降低5.6 dB,均优于传统谐波注入方法。

基于阶次分析的永磁同步电机噪声源识别

为了识别出永磁同步电机的噪声来源,该文对常见的机械噪声和不同影响因素下的电磁噪声特点进行研究。首先分析了滚动轴承产生的噪声阶次特征,识别出了滚珠内外圈通过频率对应的分数阶噪声。其次通过麦克斯韦应力张量法推导了理想条件下作用于定子内表面的径向力波的频率阶次,结合实测电流谐波分析了不同电流谐波类型下的径向力波特征,通过引入偏心修正系数分析了转子动态偏心对径向力波的影响,从而识别出了不同影响因素下的电磁噪声源。并且建立了永磁同步电机的有限元模型,通过模态试验对定子铁芯和绕组的等效进行验证,由电机约束模态分析获取了电机在实际安装条件下的模态参数,对实测的共振噪声来源进行解释。最后分析了各影响因素产生的噪声对总体噪声的贡献量,指出电机的主要噪声源。该研究可以识别出永磁同步电机的每一阶次噪声和共振噪声的来源,为进一步的减振降噪奠定基础。

考虑电流谐波的永磁同步电机电磁振动和噪声半解析模型

提出了一种永磁同步电机快速半解析计算模型,可以分析常见的电流谐波对振动和噪声的影响,并提高了计算效率。首先通过解析和有限元相结合的方法计算了永磁体磁通密度和气隙比磁导,并建立了考虑任意电流波形的电枢磁通密度的解析模型,通过麦克斯韦应力张量方程计算径向电磁力,与有限元计算的电磁力吻合较好。其次通过二维傅里叶变换得到了特定空间阶数电磁力的频率成分,并基于壳体振动和声辐射模型分别计算了定子表面振动和噪声,计算结果能够反映实测振动噪声的主要峰值和分布。最后分析了电流谐波引起的振动噪声的阶次特征和峰值变化。该文提出的半解析模型为在设计阶段考虑电机的振动和噪声提出了一种有效分析方法。

永磁同步电动机径向电磁力的分析

简要推导和分析了径向电磁力的产生原理。利用有限元分析软件计算了8极24槽、36槽、48槽三台水磁同步电动机的空载磁场和额定负载磁场的谐波含量并进行了径向力波分析。该方法可以有效分析永磁同步电动机的径向电磁力,同时分析了不同极弧系数和磁钢偏心距对磁场正弦畸变率的影响。分析和计算结果表明:相比分数槽电机,采用整数槽可以有效减小电机的径向电磁力,为降低永磁同步电动机振动与噪声提供了理论依据。

SPWM中载波对电机振动和噪声的影响

阐述了在采用正弦脉宽调制(SPWM)技术变频驱动交流电动机的情况下,载波对于电机振动和噪声的影响,并且分析了及其作用的机理。最后介绍了交流电动机在SPWM变频驱动下减小载波对振动和噪声影响的措施。

极弧系数选择对永磁无刷直流电机激振力波的影响

研究了极弧系数选择对于永磁无刷直流电机空载激振力波的影响。推导永磁体磁动势的傅里叶分解系数的表达式,采用机械阻抗法分析无刷直流电机的空载电磁噪声。研究径向充磁和平行充磁时极弧系数对电磁噪声的影响,进而提出通过合理选择极弧系数削弱对电磁噪声起主要作用的激振力波的方法,并采用空间和时间2次傅里叶分解得到主要阶数激振力波的频谱。有限元计算结果验证了所提方法的有效性。

槽配合对异步电机电磁噪声的影响分析

电机的电磁噪声主要由电磁力作用引起电机机械的振动导致。极数多、转速低的电机,电磁噪声往往会显得很突出。从理论分析槽配合对电磁力波的影响,并结合模态分析了电机电磁噪声问题,并根据不同的槽配合制造不同的转子验证理论的正确性。试验证明了槽配合对电机电磁噪声有很重要的影响,改变槽配合对处理电磁噪声是有效方法。

电流谐波注入的车用永磁同步驱动电机振动噪声抑制

针对0阶空间径向电磁力波对整数槽永磁同步电机电磁振动噪声影响较大的问题,本文以电动大巴车用72槽12极内置式永磁同步电动机为研究对象,应用麦克斯韦张量和磁势乘磁导法,推导了径向电磁力波的径向解析式。分析了该永磁同步电动机中0阶径向电磁力波的主要来源和特征参数(频率和幅值),并对0阶电磁力波中对电磁振动噪声影响较大的频率分量进行了研究。采用定子绕组注入13次谐波电流的方法,削弱0阶径向电磁力波中12f_(0)引起的振动噪声,研究了该方法削弱振动噪声的机理。通过多物理场耦合仿真对比分析了谐波电流注入前后电机电磁振动噪声特性,结果表明注入13次谐波后2000 r/min的振动加速度削弱了51.7%,72阶噪声削弱了20.94%。最后通过实验验证了所提方法的有效性。

正弦波供电下永磁同步电动机径向电磁力波研究

径向电磁力是影响永磁同步电动机电磁振动噪声的主要原因。抑制永磁电机电磁振动噪声的方法为:1提高电磁力波次数;2降低电磁力波幅值;3使电磁力波频率远离电机的固有频率。本文分析了永磁同步电动机的径向电磁力波次数和频率,对力波次数以及不同磁场产生的力波频率所满足的规律进行了总结;并使用有限元法计算了两台电机的气隙磁场谐波,对由气隙磁场产生的低次数径向力波幅值进行分析,找出了产生低次数大幅值径向力波的磁场谐波源规律。

笼型异步电动机径向电磁力波的有限元计算

建立笼型异步电动机的场路耦合时步有限元模型,通过定子相电流仿真波形和实测波形的谐波比较验证有效性。基于该模型计算气隙磁通密度,进而利用经典的Maxwell应力张量法计算径向电磁力。气隙磁通密度和径向电磁力均随空间和时间变化,利用二维傅里叶分析分别求解它们的谐波;并探讨齿槽和转差率对磁通密度和径向电磁力的影响,以及磁通密度波和径向电磁力波之间的关系。将径向电磁力波和实测电磁噪声频谱进行了分析和对比,结果表明径向电磁力波的计算是合理有效的。利用本文方法计算的径向电磁力及其谐波可应用于在设计阶段对电磁噪声的分析。

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。

车用异步电机的电磁噪声分析与抑制

分析车用异步电机的电磁噪声问题。分析一台电动汽车牵引用异步电机空载噪声过大的原因,定位噪声的主要来源。基于Ansys Workbench多物理场仿真分析平台建立样机的电磁-结构-声场仿真模型,对样机的电磁噪声进行仿真预测,并通过试验测试和有限元仿真的噪声频谱对比验证电磁噪声仿真的正确性。对样机电磁噪声过大的原因进行理论分析,通过更改槽配合抑制电磁噪声,并通过噪声测试验证理论分析的正确性。

降低大中型异步电动机电磁噪声的槽配合选取方法

目前为了限制大中型异步电动机的电磁噪声而选用的槽配合主要是基于经验,没有考虑振动模态,有时会导致电磁噪声超标。本文对定转子齿谐波和饱和谐波引起的电磁力波详细理论分析的基础上,给出了考虑定子模态时槽配合选取方法。该方法主要是利用优化转子槽数来合理选取槽配合,以达到限制电磁噪声的目的。以YKK500-10型电机为例,通过两种槽配合的电磁噪声分析和实测结果验证了本文方法限制电磁噪声的有效性。

风机用永磁同步电动机振动和噪声的分析

为了降低永磁同步电动机的振动和噪声,以一款风机用的12槽10极永磁同步电动机存在较大振动和噪声为例,利用径向力波分析原理,提出将该款电动机的槽极配合改为24槽8极,通过将分数槽改为整数槽来减少气隙磁场的谐波分量,进而减少低阶径向力波。基于Maxwell 2D建立12槽10极、24槽8极两款电动机的有限元模型,对其进行仿真分析,分别获得定子磁场在额定负载时和永磁体磁场在空载时的气隙磁密波形并对其进行傅里叶分解,然后进行径向力波分析。经过对比分析得出,24槽8极电动机的低阶力波均为0,而且该电动机气隙磁场仅存在奇次谐波。该文为降低风机用永磁同步电动机的振动和噪声在理论上提供了较高的参考价值。

基于永磁体优化PMSM力波与模态分析

通过简要解析分析一款注塑机用48槽8极永磁同步电动机(PMSM)的电磁振动与噪声产生机理,针对转子永磁体磁场,采用扫描法优化主要参数(极弧系数、永磁体磁极厚度、永磁体磁极偏心距),并分析了不同参数变量对气隙磁场谐波畸变率的影响规律;利用优选的参数变量,对永磁体磁极优化前后的电机模型进行电磁力波与模态参数的有限元仿真分析,最终达到减振降噪的效果。结果表明:该方法削弱了径向电磁力波空间分布与时间分布的幅值,而且通过降低永磁体磁极质量,可以提升模态固有频率,避免共振现象的发生。该方法能有效地抑制振动与噪声,为此类电机电磁噪声的计算与分析奠定了基础。