永磁同步电动机中谐波及其影响的研究

论文摘要

谐波问题是电机领域的重大课题。当今对电机性能的要求日益提高,而且电机结构,特别是永磁电机结构日趋复杂,使得谐波问题普遍引起人们的关注。同时,电机技术的飞速进步,在谐波分析计算及抑制技术方面也取得了一些突破性的进展。本课题就是对永磁同步电动机中谐波及其影响进行的研究,重点在于转矩波动和电磁噪声。首先对产生转矩波动的原因进行了详细分析。它既与电动机本体设计、电机结构和加工工艺有关,也与运行方式有关,甚至还有驱动控制器方面的因素。本文重点是讨论因电磁原因而引起的转矩波动。其次介绍转矩波动有限元分析的基本原理和利用ANSOFT软件对两台电机进行了有限元分析,并加以实验验证。其中包括为了提高计算精度如何在ANSOFT中对剖分精度和时间步长进行选取和在此基础上对电机在输入电压为正弦和非正弦时转矩波动的对比,得出了表面式永磁电机中分数槽、整数槽在转子转一周的时间内脉振波头的数目和分数槽的优势。同时也分析其它两种极槽配合下转矩波动对比和电机参数如气隙长度、极弧系数、削角、槽口宽度等对转矩波动产生的影响。最后本文从电磁振动的分类、径向力计算、径向力引起的振动和噪声辐射几方面对永磁同步电动机的噪声进行了解析法分析,包括不同极槽配合的比较和实验验证,并分析计算了不同气隙长度、不同极弧系数、不同削角角度以及不同槽口宽度对电磁噪声的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究工作
• 第二章 永磁同步电动机转矩波动分析
• 2.1 齿槽引起的转矩波动
• 2.2 工艺原因引起的转矩波动
• 2.3 电机运行时电磁转矩的波动
• 2.4 控制器引起的转矩波动
• 2.5 小结
• 第三章 转矩波动有限元分析及实验验证
• 3.1 基于有限元分析的转矩波动计算
• 3.1.1 转矩波动有限元分析的基本原理
• 3.1.2 有限元计算
• 3.2 实验验证
• 3.3 其它极槽配合下转矩波动的对比
• 3.4 电机参数对转矩波动的影响
• 3.4.1 气隙长度选择
• 3.4.2 极弧系数选择
• 3.4.3 削角选择
• 3.4.4 槽口宽度选择
• 3.5 小结
• 第四章 噪声振动分析
• 4.1 电磁振动的分类
• 4.2 径向力的计算
• 4.3 径向力引起的振动
• 4.4 噪声辐射
• 4.5 电机噪声测试实验
• 4.5.1 电机噪声测试数据处理
• 4.5.2 不同极槽配合噪声计算
• 4.6 电机参数对电机噪声的影响
• 4.6.1 气隙长度选择
• 4.6.2 极弧系数选择
• 4.6.3 削角选择
• 4.6.4 槽口宽度选择
• 4.7 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢