汽车天窗电机噪声分析与电磁设计

论文摘要

汽车电动天窗的使用给人们的生活带来了极大方便,然而天窗电机在运行过程中存在着噪声,影响了人们的乘车的舒适性。汽车天窗电机由驱动电机与蜗轮蜗杆传动系统构成。由于其安装在汽车内部及特殊的传动形式,使得对汽车天窗电机的噪声控制和设计提出了苛刻要求。本课题正是来源于某公司对出口天窗电机低噪声的需求,对天窗电机设计、系统噪声源测试、分析及优化等开展研究。该选题和研究成果对解决低噪声天窗电机设计、噪声源测试等具有实际应用意义。本文以Volvo P1137汽车天窗电机为研究对象,主要研究内容包括:①在阐述天窗用永磁直流电机的基本结构、运行原理和设计方法的基础上,对天窗电机主要参数和性能进行分析。为提高计算准确性,对影响磁路计算的设计参数的有限元模型进行研究。针对天窗电机及其传动系统特殊结构,研究基于遗传算法的天窗电机性能参数确定,并与样机测试数据进行比较。②为了识别天窗电机噪声源及其噪声水平,应用选择运行法研究了测试方案及其系统噪声的主要组成部分。针对不同位置多次测试信号的要求,研究了基于ART-2的噪声测试方法,并对其噪声源进行了比较分析。③在分析齿槽转矩产生机理基础上,研究了Volvo P1137汽车天窗电机的极槽配合、极弧系数选择对齿槽转矩的影响。指出转子静态偏心情况下极弧系数的选择方法。在满足电机性能基础上,以降低齿槽转矩为目标,应用遗传算法对电机结构参数进行优化。上述的研究取得了一定的成果,特别是获得了针对不同位置测试信号的噪声特征频率提取及融合方法。本文取得的研究成果对Volvo P1137汽车天窗电机的优化设计及噪声源识别具有指导作用,其特征频率提取及融合方法为其他电机噪声源分析具有借鉴作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 电机性能指标确定方法
• 1.2.2 电机噪声声源识别技术
• 1.2.3 低噪声电机设计参数选择
• 1.3 本文的研究内容
• 2 永磁直流电机的基本结构、工作原理及设计方法
• 2.1 引言
• 2.2 永磁直流电机的基本结构
• 2.3 永磁直流电机的工作原理
• 2.4 永磁直流电机的设计方法
• 2.4.1 永磁电机的等效磁路设计法
• 2.4.2 永磁电机电磁场有限元设计法
• 2.5 小结
• 3 基于遗传算法的天窗电机性能指标确定
• 3.1 引言
• 3.2 天窗电机的基本结构及其传动系统工作原理
• 3.3 基于电磁场的电机磁路主要参数的有限元计算
• 3.3.1 气隙系数
• 3.3.2 漏磁系数
• 3.3.3 电枢计算长度
• 3.3.4 计算极弧系数
• 3.4 遗传算法基本理论
• 3.4.1 基本原理
• 3.4.2 基本要素
• 3.5 基于遗传算法的天窗电机性能指标确定
• 3.5.1 天窗电机性能指标问题遗传算法描述
• 3.5.2 天窗电机性能指标确定流程
• 3.5.3 辨识结果及分析
• 3.6 小结
• 4 天窗电机噪声测试与分析方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 天窗电机噪声测试
• 4.3 利用频谱分析识别电机噪声源
• 4.4 天窗电机噪声测试及特征频率提取方法
• 4.4.1 自适应共振理论
• 4.4.2 ART-2 神经网络结构
• 4.4 3 ART-2 神经网络运行原理
• 4.4.4 基于ART-2 的特征频率的提取和融合
• 4.4.5 噪声测试信号处理方法的比较和验证
• 4.5 小结
• 5 低噪声天窗电机设计参数分析与优化
• 5.1 引言
• 5.2 常用的齿槽转矩研究方法
• 5.3 不同设计参数对齿槽转矩影响
• 5.3.1 电机参数与齿槽转矩之间关系
• 5.3.2 极槽配合选择
• 5.3.3 极弧系数选择
• 5.3.4 转子静态偏心对齿槽转矩的影响
• 5.4 基于最小齿槽转矩的低噪声天窗电机设计参数优化
• 5.4.1 低噪声天窗电机优化的遗传算法描述
• 5.4.2 低噪声电机优化及分析
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录