【摘 要】
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内置式永磁同步电机和相同功率等级的电机相比,具有体积小、结构简单的优势,受到不同行业的青睐,广泛应用于交通运输、医疗设备、航空航天等多个领域。近年来随着我国对新能源汽车的大力支持,内置式永磁同步电机的使用更为普遍。但其存在的较大的齿槽转矩和转矩脉动,会使得内置式永磁同步电机电磁振动和电磁噪声问题较为突出,严重的影响电机运行的稳定性和使用寿命。对于电机振动噪声问题的深入研究,尤其是在一些对电机振动质
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内置式永磁同步电机和相同功率等级的电机相比,具有体积小、结构简单的优势,受到不同行业的青睐,广泛应用于交通运输、医疗设备、航空航天等多个领域。近年来随着我国对新能源汽车的大力支持,内置式永磁同步电机的使用更为普遍。但其存在的较大的齿槽转矩和转矩脉动,会使得内置式永磁同步电机电磁振动和电磁噪声问题较为突出,严重的影响电机运行的稳定性和使用寿命。对于电机振动噪声问题的深入研究,尤其是在一些对电机振动质量要求较高的应用场合,显得十分重要。本文将一台内置式永磁同步电机作为主要研究对象,对其原始瞬态磁场进行了仿真分析。结合样机设计参数,对电机二维空间的有限元模型进行建立后,分别对电机不同工况下磁密进行了谐波分析。依据麦克斯韦张量法则,对负载运行时电机随空间变化瞬态电磁力密度进行了求解。发现了电机存在转矩脉动过大等问题,分析提取了待优化目标。然后进一步对之前采用计算方法得到的电机径向电磁力密度的分布及其变化规律进行探究,采取了定子齿顶圆弧偏移的减振结构设计,结合本文所提出的一种将响应曲面法（Response Surface Method,RSM）和田口法相结合的多目标优化算法,以永磁体厚度、隔磁桥宽度、永磁体径向轴线方向上到转子外圆弧的距离作为优化变量,以提升平均输出转矩和降低转矩脉动作为优化目标,通过将目标特征分层实现目标追踪,并利用影响目标变化因子自我约束形成的空间,实现精准目标值的求取及完成参变量寻优过程。再将计算得到的径向电磁力作为耦合分析时的载荷条件,将其添加至电机三维有限元模型的定子齿部。对优化前后电机进行电磁振动和噪声谐响应分析,对影响电机振动及噪声阶次进行了判断;再将振动分析结果作为载荷激励源映射到噪声模块中。建立声场模型对优化前后电机多转速下噪声瀑布图进行对比。验证了本文所提出优化方案可达到减小振动、降低噪声的效果。
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