交流牵引电机电磁噪声抑制方法研究

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交流牵引电机(AC traction motor)因具有结构简单坚固、运行可靠、功率大、转速高等系列优点而在众多领域得到了广泛应用。然而由于其运行时存在较大的噪声,不仅对工作环境与人类健康造成了不利影响,而且限制了其在某些特殊领域的推广应用,因此开展交流牵引电机降噪方法研究具有重要意义。鉴于电磁噪声是引起交流牵引电机噪声大的主要因素,文中在对其产生的主要原因进行分析的基础上,分别提出定子齿部开槽降噪和内切圆弧式定子齿肩削角降噪两种可有效降低其电磁噪声的方法,并对其效果进行了仿真与实验验证,主要内容包括:1、简要介绍了引起交流牵引电机噪声的主要因素及其基本特点,阐述了国内外在交流牵引电机电磁噪声抑制方面的研究概况及存在的不足,提出相应的解决方案并介绍了论文的章节安排。2、阐述了交流牵引电机电磁噪声的产生机理,分析了交流牵引电机径向气隙磁密和径向电磁力,得到了交流牵引电机气隙磁场中所含的力波,并介绍了径向电磁力谐波阶次的计算方法。3、通过对交流牵引电机电磁噪声产生机理的分析,提出一种交流牵引电机定子齿部开槽的降噪方法,结合磁势及磁通密度分析了该方法的降噪机理,利用有限元法验证了其降噪效果,并以开槽位置、开槽尺寸为优化对象,以电磁噪声为优化目标,利用粒子群算法对其进行优化,得到了相应的最佳开槽数据,从而达到较好的降噪效果。4、为进一步提高交流牵引电机电磁噪声的抑制效果,提出一种基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法,建立了电机定子齿肩采用内切圆弧式削角处理前后定子齿槽与转子表面间气隙宽度随转子位置变化的函数关系式,分析了定子齿肩削角处理对电机电磁噪声的影响,并利用有限元分析对其效果进行了验证,同时与直线式齿肩削角法的效果进行了对比分析。5、针对基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法相关参数进行优化,即以削角尺寸和定子齿极靴斜角高度为优化对象,以电磁噪声和运行效率为优化目标,采用粒子群多目标优化算法对其进行优化,实现了其电磁噪声和运行效率协同最优的优化目标。
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