【摘 要】
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轴向永磁电机由于结构紧凑、转矩密度高以及高效率等特点,在航天、汽车等诸多领域得到了广泛应用,但是轴向电机所存在的气隙间距大、磁拉力不平衡以及轴承负荷大等问题,也使得电机的振动噪声问题突出,影响了电机在实际工程中的应用,因此,研究轴向电机的振动噪声问题具有十分重要的意义。本文以一台60k W轴向永磁电机为研究对象,对电机在空载以及负载下的电磁特性、电机模态以及电机的振动噪声特性进行了分析。采用相对磁
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轴向永磁电机由于结构紧凑、转矩密度高以及高效率等特点,在航天、汽车等诸多领域得到了广泛应用,但是轴向电机所存在的气隙间距大、磁拉力不平衡以及轴承负荷大等问题,也使得电机的振动噪声问题突出,影响了电机在实际工程中的应用,因此,研究轴向电机的振动噪声问题具有十分重要的意义。本文以一台60k W轴向永磁电机为研究对象,对电机在空载以及负载下的电磁特性、电机模态以及电机的振动噪声特性进行了分析。采用相对磁导率法分析了电机空载时的轴向气隙磁场,其次,采用力波表的方式对轴向电磁力波进行了分析,研究了各阶次电磁力波对电机振动噪声的影响,分析了电机的振动模态以及电机噪声与振动之间的关系。通过有限元法分析了电机在空载和负载下的气隙磁通密度以及感应电动势波形畸变情况,并对气隙磁场以及由此产生的电磁力波进行二维傅里叶分解,根据分解结果研究了电磁力波谐波分量对电机振动的影响。在联合仿真平台建立电机振动噪声仿真模型,对电机定子模态、电机定子-端盖模态以及电机总体模态进行仿真分析,之后又对电机的振动以及噪声情况进行仿真分析。搭建了电机振动噪声测试平台,测试了电机不同位置处的振动加速度数值,对振动加速度数值作傅里叶分解并与仿真结果进行对比分析,同时采用五点法测试了电机的噪声分贝值并与仿真结果进行对比分析,验证了仿真的正确性。最后,测试了在不同开关频率下电机的噪声分贝值,通过分析电机振动加速度频谱以及噪声分贝值的变化情况探究了变频器开关频率对电机振动噪声的影响。为了降低电机的振动噪声,通过参数扫描的方式,分别分析定子齿开槽、电机极槽配合、转子斜极三种结构变化对气隙磁通密度和电磁力波的影响以及定子轭部厚度对电机固有频率的影响。综合分析结果,选取合适的电机定子轭部厚度和转子斜极角度作为电机的修改方案,并将新方案电机的仿真计算结果与原方案结果进行了对比分析。
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