[发明专利]一种考虑定子齿调制作用的电机电磁振动快速计算方法

权利要求书

1.一种考虑定子齿调制作用的电机电磁振动快速计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：对电机定子进行各低空间阶次单位径向集中电磁力作用下的谐响应分析，得到不同空间阶次单位电磁力对应的频响函数，其中低空间阶次即空间阶次的绝对值≤8；

第二步：计算电机负载情况下的径向和切向电磁力密度，并对电磁力密度进行二维fft分解，得到各空间阶次、时间频率电磁力密度对应的幅值f_rxy和f_τxy；

第三步：筛选出引起较大电磁振动的电磁力的空间阶次和时间频率特征：结合下表并考虑定子齿的调制作用得到与低空间阶次电磁力产生相同电磁振动效果的高空间阶次电磁力的空间阶次和时间频率特征，其中，时间频率不大于20f，其中f＝np/60，n为电机同步转速，p为电机极对数，空间阶次大小为：使电机产生相同振动效果低空间阶次电磁力阶次±(k₁±k₂)Z_s，Z_s为定子齿数，k₁和k₂为齿谐波次数，当齿谐波次数相同时k₁＝k₂，当齿谐波次数不同时k₁≠k₂；时间频率与该低空间阶次电磁力的频率相同，表中，μ、μ₁和μ₂为永磁磁场谐波次数，大小为2k_μ+1，k_μ＝0,1,2…，当同次永磁谐波磁场相互作用时μ₁＝μ₂，不同次永磁谐波磁场相互作用时μ₁≠μ₂；ν、ν₁和ν₂为电枢反应磁场谐波次数，大小为6k_ν+1，k_ν＝0,±1,±2，…，当同次电枢反应谐波磁场相互作用时ν₁＝ν₂，不同次电枢反应谐波磁场相互作用时ν₁≠ν₂；h₁和h₂为定子绕组三相对称电流的谐波次数，大小为6k_h+1，k_h＝0,±1,±2…，当同次时间谐波电流相互作用时h₁＝h₂，当不同次时间谐波电流相互作用时h₁≠h₂

表1电磁力的阶次频率特征

第四步：根据筛选出的电磁力的空间阶次和时间频率特征和第二步中得到的电磁力密度幅值，并结合集中电磁力的计算公式，计算得到作用在电机定子上引起较大电磁振动的集中径向和切向电磁力F_r和F_τ的幅值：

其中，f_r和f_τ为径向和切向电磁力密度，L_st为电机定子轴向长度，R_si为定子内径，θ_z为第z个齿中心线与x轴夹角，θ_z＝2πz/Z_s,z＝1,2,…Z_s，Z_s为定子齿数，θ_t为一个齿的齿距；x为电磁力的空间阶次，y为电磁力的时间频率，F_rxy和F_τxy分别为某次径向和切向电磁力分量的幅值，ω为电机角频率，t为时间；

第五步：根据力矩平衡原理，将集中切向电磁力F_τ转化为集中径向电磁力F_tr：

其中，h_yoke为定子轭厚，h_teeth为定子齿厚，R_ss为平均轭半径，x为电磁力空间阶次，a为定子齿长与轭厚的一半之和，b为定子齿距；

第六步：将得到的各空间阶次单位电磁力对应的频响函数和各空间阶次等效径向集中电磁力的幅值按频率一一相乘，并进行线性叠加，得到电机的电磁振动响应结果。