【摘要】：本文以一臺(tái)船舶用永磁同步電機(jī)作為研究對(duì)象,針對(duì)電機(jī)振動(dòng)以及振動(dòng)優(yōu)化問題對(duì)電機(jī)進(jìn)行了研究。通過對(duì)電機(jī)電磁、機(jī)械、結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了分析計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低電機(jī)由電磁力而產(chǎn)生的振動(dòng)。首先,從電磁角度對(duì)電機(jī)振動(dòng)進(jìn)行分析并通過優(yōu)化電磁參數(shù)來降低電機(jī)振動(dòng)等級(jí)。從磁滯伸縮力、徑向電磁力波、切向電磁力波、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、齒槽轉(zhuǎn)矩五個(gè)方面對(duì)電機(jī)電磁振動(dòng)進(jìn)行分析。先采用麥克斯韋張量法對(duì)電機(jī)的徑向電磁力進(jìn)行計(jì)算,推導(dǎo)出電機(jī)空載以及負(fù)載狀態(tài)下徑向電磁力波的表達(dá)式。然后通過有限元仿真分析確定了引起電磁振動(dòng)的主要頻率。以氣隙磁密波形的總諧波畸變率(THD)最小為目標(biāo),通過改變電機(jī)電磁參數(shù)、優(yōu)化永磁體形狀、改變槽口大小等方式來優(yōu)化電機(jī)中的徑向電磁力波,降低電磁振動(dòng)大小。然后根據(jù)文獻(xiàn)資料從機(jī)械方面對(duì)電機(jī)振動(dòng)進(jìn)行分析并通過改變定子機(jī)械結(jié)構(gòu)來降低電機(jī)的振動(dòng)等級(jí)。根據(jù)薄殼理論薄殼理論推導(dǎo)出電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)公式和模態(tài)參數(shù)的計(jì)算公式,分析機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)薄殼模態(tài)參數(shù)和振動(dòng)大小的影響規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)建立的有限元模型進(jìn)行修正,使修正后的有限元模型與實(shí)際模型具有相同的模態(tài)頻率。最后,采用修正后的有限元模型對(duì)相同電磁力波的激勵(lì)下,定子在不同的軛厚、齒寬、齒長的參數(shù)下電機(jī)振動(dòng)大小以及模態(tài)頻率的變化規(guī)律進(jìn)行了分析,得到了厚軛、短齒、窄齒結(jié)構(gòu)有利于降低電機(jī)振動(dòng)的結(jié)論。其次,通過對(duì)電機(jī)機(jī)殼、機(jī)座形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低電機(jī)振動(dòng)等級(jí)。采用修正后的有限元模型,通過改變機(jī)殼的散熱肋形狀以及改變電機(jī)機(jī)座的形狀來觀察這些改變對(duì)電機(jī)振動(dòng)大小的影響。通過有限元仿真計(jì)算可知,當(dāng)電機(jī)機(jī)殼采用圓形散熱肋以及無加強(qiáng)肋機(jī)座時(shí),電機(jī)在垂直于機(jī)座面方向上的振動(dòng)會(huì)有一定的削弱,平均振動(dòng)等級(jí)會(huì)有一定的降低。最后,對(duì)由PWM開關(guān)頻率引入的電流諧波振動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低電機(jī)振動(dòng)等級(jí)。根據(jù)理論研究分析了在PWM供電情況下,電機(jī)徑向電磁力波的分布,通過增大電機(jī)電感值的方法和隨機(jī)開關(guān)頻率PWM技術(shù)兩種方法對(duì)引起電機(jī)高頻振動(dòng)的開關(guān)頻率附近的高次諧波進(jìn)行削弱。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM341
【圖文】：

圖 1.1 不同轉(zhuǎn)速下三類振動(dòng)源對(duì)總振動(dòng)的影響.1 Influence of three types of vibration sources on total vibration at different外研究現(xiàn)狀電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子上的不斷變化的電磁力波將會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生電磁速低的電機(jī)，電磁振動(dòng)往往是在所有振動(dòng)源中占主導(dǎo)地位的振國內(nèi)外眾多學(xué)者的研究。對(duì)于振動(dòng)的研究國外起步比較早。第的書出版于 1950 年，由蘇聯(lián)的 H.F.舒波夫所著。國內(nèi)直到 19

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文究的對(duì)象國內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)電機(jī)振動(dòng)原理以及電機(jī)振動(dòng)優(yōu)化研究結(jié)果作裝的永磁同步電機(jī)作為研究對(duì)象，如圖 1.2 所示。根據(jù)電磁仿真結(jié)果對(duì)電機(jī)振動(dòng)情況進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果研究造成的影響，對(duì)電機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。電機(jī)的基帶風(fēng)扇，轉(zhuǎn)速較低，故其機(jī)械振動(dòng)噪聲和空氣動(dòng)力振動(dòng)噪是造成該電機(jī)振動(dòng)的主要因素。

圖 2.1 電磁力分解Fig.2.1 Electromagnetic force resolution時(shí)電機(jī)徑向電磁力計(jì)算麥克斯韋張量法對(duì)電機(jī)空載時(shí)的電磁力進(jìn)行分析。在電機(jī)空載時(shí)可以忽略不計(jì)，空載時(shí)磁場全部由永磁體提供。永磁體提供的磁場定子部分，然后再通過氣隙經(jīng)過轉(zhuǎn)子形成閉合的磁回路。根據(jù)式（空載時(shí)電機(jī)的徑向電磁力，需要得到電機(jī)徑向氣隙磁密 Br的分布乘磁導(dǎo)的方法進(jìn)行求解。根據(jù)磁勢乘磁導(dǎo)法，電機(jī)的氣隙磁密 b(θb , t F , t ( , t),t)為磁勢分布函數(shù)；Λ(θ,t)為氣隙磁導(dǎo)�？蛰d時(shí)，氣隙磁勢僅由永磁體產(chǎn)生，對(duì)永磁體產(chǎn)生的磁勢進(jìn)行傅

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2 盧W

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