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21世纪的今天,资源短缺与环境污染是人类生存发展所要面临的两大挑战。传统汽车消耗大量资源的同时,排放的尾气还对大气环境造成了污染。而电动汽车以电能为动力,经济性好、清洁无污染。虽然当前技术尚不成熟,但仍具有广阔的发展前景。电驱动系统是电动汽车的核心,是电动汽车的生命力所在,而为电驱动系统提供动力的驱动电机,则是电动汽车电驱动系统的关键。
近年来,随着稀土永磁材料的发现与应用,永磁电机的发展日新月异。以永磁同步电机为核心的电驱动系统被广泛地应用于电动汽车中。而电动汽车行驶中对汽车噪声性能的要求较高,因此关于电动汽车用永磁同步电机振动噪声的研究具有极为重要的意义。转子分段错极是削弱电机振动噪声的有效措施之一,因而在实际生产中被广泛地应用。因此,本文对转子分段错极永磁同步电机的振动噪声特性进行了分析,总结了转子分段错极对电机径向电磁力及其产生的电磁振动噪声的影响。
电机径向电磁力是引起电机振动噪声的主要原因。本文首先应用麦克斯韦应力方程推导出了考虑转子分段错极的永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,分析总结了转子分段错极对永磁同步电机径向电磁力的影响。并以一台电动汽车用永磁同步电机为例,结合电磁有限元分析软件,运用傅里叶分解及频谱分析法计算出电机定子齿面的径向电磁力,验证了解析表达式的正确性。
其次,对电机进行模态分析,得到了电机的各阶固有频率及模态振型,对电机发生结构共振的可能性进行了初步评估。然后,基于多物理场联合仿真平台对电机进行电磁振动噪声仿真分析,总结了转子分段错极对电机振动噪声的影响。转子分段错极抑制电机振动噪声的同时,也使得电机电磁性能有所下降。对不同错开角度的电机进行电磁仿真,得到各电机的电磁转矩曲线。本文综合考虑二者的影响,给出了错极角度的最优设计。
最后,制作样机并进行噪声实验,将样机实测的噪声结果与仿真结果进行对比,验证了有限元仿真计算的准确性,进一步证明了分析的正确性。本文的研究为电动汽车用低振动噪声永磁驱动电机的设计提供了指导。
近年来,随着稀土永磁材料的发现与应用,永磁电机的发展日新月异。以永磁同步电机为核心的电驱动系统被广泛地应用于电动汽车中。而电动汽车行驶中对汽车噪声性能的要求较高,因此关于电动汽车用永磁同步电机振动噪声的研究具有极为重要的意义。转子分段错极是削弱电机振动噪声的有效措施之一,因而在实际生产中被广泛地应用。因此,本文对转子分段错极永磁同步电机的振动噪声特性进行了分析,总结了转子分段错极对电机径向电磁力及其产生的电磁振动噪声的影响。
电机径向电磁力是引起电机振动噪声的主要原因。本文首先应用麦克斯韦应力方程推导出了考虑转子分段错极的永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,分析总结了转子分段错极对永磁同步电机径向电磁力的影响。并以一台电动汽车用永磁同步电机为例,结合电磁有限元分析软件,运用傅里叶分解及频谱分析法计算出电机定子齿面的径向电磁力,验证了解析表达式的正确性。
其次,对电机进行模态分析,得到了电机的各阶固有频率及模态振型,对电机发生结构共振的可能性进行了初步评估。然后,基于多物理场联合仿真平台对电机进行电磁振动噪声仿真分析,总结了转子分段错极对电机振动噪声的影响。转子分段错极抑制电机振动噪声的同时,也使得电机电磁性能有所下降。对不同错开角度的电机进行电磁仿真,得到各电机的电磁转矩曲线。本文综合考虑二者的影响,给出了错极角度的最优设计。
最后,制作样机并进行噪声实验,将样机实测的噪声结果与仿真结果进行对比,验证了有限元仿真计算的准确性,进一步证明了分析的正确性。本文的研究为电动汽车用低振动噪声永磁驱动电机的设计提供了指导。