永磁同步电机的电磁-温度耦合及振动噪声分析研究

来源 :辽宁工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:harvy_chen
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随着人们物质文化水平和科技能力的逐渐提升,对于新能源方面的研究也在一步步深入,而永磁同步电机又是新能源电机里面主要的组成部分,由于其高转矩、高功率、低噪声等优点被人们广泛应用于航空、农业、汽车等很多方面,深受人民的喜爱,但是它性能的优劣又主要由它的温度场性能和振动噪声性能所决定。本文通过查找国内外参考文献,以一款12级45槽永磁同步电机为例,依托于有限元分析软件ANSYS,对其做二维电磁场分析,在二维电磁场分析的基础上,进一步对该电机做温度场性能和振动噪声性能分析研究。首先,利用ANSYS Maxwell建立二维模型,对该电机做二维电磁场分析,得到它的空负载气隙磁密图,然后分析对比在该情况下的径向和切向磁通密度和电磁力的时空特性,并对其进行傅里叶分解,证明引起永磁同步电机振动噪声的主要原因是径向力和低阶谐波;仿真计算该三相电机的电动势,确定其对温度场的影响。其次,提取在二维电磁场的仿真结果中得到的三项热源损耗,铁芯损耗、绕组铜耗和永磁体涡流损耗,并确定该情况下的各部件的材料和导热系数,采用第三类边界条件,利用ANSYS Workbench对该电机进行温度场分析,得到该模型的温度场分布情况,分析可知绕组位置的温度最高,铁芯次之,转子的温度较低。然后,利用三维制图软件得到该电机的简化后的三维模型和1m的饼状声场模型图,并依托于二维电磁场的仿真分析结果,求取该电机的电磁转矩,并以此为载荷激励源映射到ANSYS Workbench的谐响应分析模块中,分析得到三个不同方向上的振动速度和振动位移,证明引起电机振动的主要是径向振动,并同样以此为激励源,耦合到噪声分析模块中,分析所得到的声压级图,发现离噪声源越远的地方噪声越低,并对该电机进行实验验证。最后,基于斜槽角对该电机进行优化分析,在其他条件设置均与前文一致情况下的,在加入斜槽角之后的温度场特性和振动噪声特性,发现,优化后的温度分布情况有所降低,振动噪声情况也有所改善。
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