[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

说明书

本发明公开了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。该方法对整数槽内置式永磁同步电机电磁力的时空分布进行分析和设计，提出基于极宽调制技术的内置式永磁同步电机转子表面修型的通用方法，针对整数槽内置式永磁同步电机运行过程中振动噪声较大的问题，采用极宽调制技术对转子表面修型，改变气隙中等效磁导函数的分布特性，削弱特定阶次的电磁力含量，有效地降低由电磁力引起的振动噪声。本发明能在不牺牲电机电磁性能的前提下，削弱特定阶次电磁力的幅值，优化电机的振动噪声，提高电机的运行品质。

技术领域

本发明涉及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，涉及到内置式永磁同步电机的低振噪设计，提高电机的运行品质。

背景技术

内置式永磁同步电机具有宽调速范围、高功率密度、高效率等优点，因此成为新能源汽车市场的主流驱动电机。随着新能源电机技术的发展，由电磁力引起的振动噪声已成为评价电机性能的重要指标。在传统的电机电磁力及振动噪声的研究中，主要是对气隙内的最低阶次的电磁力时空特征进行研究分析，忽略了高阶次电磁力调制为低阶电磁力对电机振动噪声的影响。

中国发明专利申请号CN200710157597.0公开了一种正弦极宽调制的永磁同步电机，该发明主要应用于表贴式电机，分布在转子表面的永磁体宽度不等，间隔宽度也不等，该结构能够提高磁场波形的正弦度，从而实现电机的高效率和高功率因数。但是该理论方法只能够应用于表贴式永磁同步电机，对于内置式永磁同步电机则不能适用，并未考虑该方法对电机振动噪声的影响，具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提出了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。该方法易于加工，降低电磁振动明显且投入成本低。

具体地说，本发明采用以下技术方案来实现：

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，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。

进一步，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。

进一步，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；