[发明专利]一种基于极宽调制技术降低内置式永磁同步电机振动噪声的方法

权利要求书

1.一种基于极宽调制技术降低内置式永磁同步电机振动噪声的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据电机的运行工况，选择合适的电机结构，包括槽极配合、定/转子拓扑、电枢绕组和永磁体安装方式；

步骤2，观察气隙磁场中永磁磁密和电枢磁密的时空分布，并对电机电磁力的时空特征进行理论分析，确定气隙磁场中主要阶次径向力的谐波分量，并评估其对电机振动噪声性能的影响程度；通过有限元软件建立电磁、振动和噪声多物理场仿真模型，验证理论分析的正确性；

步骤3，基于极宽调制技术，在转子表面开槽修型，建立不同开槽方案下电机气隙磁导函数分析模型，探究开槽数对电机振动噪声性能的影响，确定最优修型方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于极宽调制技术降低内置式永磁同步电机振动噪声的方法，其特征在于：所述步骤1的电机为内置式电机，主要包含额定、弱磁、过载三种工况，电机采用72槽12极的槽极配合；定子尺寸包括外径、分裂比、轴长和定子槽的参数；转子尺寸包括外径、主隔磁桥宽度、辅助隔磁桥宽度和V型结构的夹角；电枢绕组采用正六相双层绕组；永磁体采用内置V型结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于极宽调制技术降低内置式永磁同步电机振动噪声的方法，其特征在于：所述步骤2中气隙内永磁磁场的永磁磁密和电枢磁密公式表示为：

式中，B_{r_PM}和B_{r_arm}分别为径向永磁磁密和电枢磁密；为n阶永磁磁密谐波的径向分量幅值；n为永磁磁密谐波阶次，n＝2k-1，k＝1,2,3…；p为电机极对数；θ为空间角度；ω为基波角频率；β₀为基波永磁磁密相位；i为齿谐波阶次，i＝1,2,3…；Z为电机槽数；为考虑i阶磁导的永磁磁密谐波的径向分量幅值；β_n为n次永磁磁密谐波相位；B_v为v阶电枢磁动势的径向分量幅值；v为电枢磁密谐波阶次，v＝12k±1，k＝0,1,2，…；为电流相位角；

电机气隙内磁密的径向分量远大于切向分量，因此径向电磁力幅值也远大于切向电磁力幅值，在计算径向电磁力时忽略幅值较小的切向电磁力，则径向电磁力的时空分布规律可以表示为：

式中，F_r为径向电磁力；B_r为径向磁通密度；μ₀为真空磁导率；B_{r_PM}和B_{r_arm}分别为径向永磁磁密和电枢磁密；为n阶永磁磁密谐波的径向分量幅值；n为永磁磁密谐波阶次，n＝2k-1，k＝1,2,3…；p为电机极对数；θ为空间角度；ω为基波角频率；β₀为基波永磁磁密相位；i为齿谐波阶次，i＝1,2,3…；Z为电机槽数；为考虑i阶磁导的永磁磁密谐波的径向分量幅值；β_n为n次永磁磁密谐波相位；B_v为v阶电枢磁动势的径向分量幅值；v为电枢磁密谐波阶次，v＝12k±1，k＝0,1,2，…；为电流相位角；

对于永磁同步电机而言电磁力密度来源主要有三个部分：第一部分为永磁磁场相互作用产生；第二部分为永磁和电枢磁场相互作用产生；第三部分为电枢磁场相互作用产生。

4.根据权利要求1所述的一种基于极宽调制技术降低内置式永磁同步电机振动噪声的方法，其特征在于：所述步骤3中，在极轴两侧对称开槽，能够抑制气隙磁场中偶数次永磁磁密谐波，保证电机电磁性能的前提下，最大程度的抑制72阶电磁力，最终确定一个磁极下转子表面开槽数为6，在极轴两侧对称分布，一侧槽口边与极轴的夹角分别为2.5°、3.4°、4.7°、5.6°、6.2°、7.8°。