永磁電機(jī)電磁振動(dòng)的磁-固耦合分析.pdf

1、永磁電機(jī)的振動(dòng)與噪聲是永磁電機(jī)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。永磁電機(jī)的振動(dòng)與噪聲主要有電磁振動(dòng)與噪聲、機(jī)械振動(dòng)與噪聲以及空氣動(dòng)力振動(dòng)與噪聲，其中電磁振動(dòng)與噪聲是永磁電機(jī)振動(dòng)與噪聲的主要來(lái)源。本文以表貼式永磁電機(jī)為對(duì)象，由永磁電機(jī)的磁場(chǎng)分布入手，不斷深入，分析了表貼式永磁電機(jī)的電磁振動(dòng)特性。
　　 首先，采用解析模型對(duì)表貼式永磁電機(jī)在空載及轉(zhuǎn)子偏心情況下的磁場(chǎng)分布進(jìn)行了分析。該解析模型將磁場(chǎng)區(qū)域劃分為永磁體、氣隙和定子齒槽等子域，通過(guò)建立表

2、貼式永磁電機(jī)磁場(chǎng)分布的基本方程和各子域間的邊界條件，采用攝動(dòng)法對(duì)空載及轉(zhuǎn)子偏心情況下永磁電機(jī)的磁場(chǎng)分布進(jìn)行了計(jì)算。
　　 其次，采用上述解析模型分別對(duì)8極/12槽、10極/12槽和4極/48槽三個(gè)不同極槽配合的永磁電機(jī)的電磁力特性進(jìn)行了分析。得到了不同極槽配合下永磁電機(jī)電磁力波的時(shí)間分布和空間分布。通過(guò)對(duì)電磁力波的諧波分析，得到了電磁力波的時(shí)間諧波分量和空間諧波分量。
　　 之后，提出了永磁電機(jī)磁-固強(qiáng)耦合振動(dòng)的兩種分析

3、方法。方法一中電磁場(chǎng)采用上述的解析模型進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)MATLAB實(shí)現(xiàn)，電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)場(chǎng)采用有限元方法，通過(guò)ANSYS的APDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，最后通過(guò)建立MATLAB和ANSYS間的數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行聯(lián)合仿真，從而實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)的磁-固強(qiáng)耦合振動(dòng)分析。方法二中電磁場(chǎng)同樣是采用上述的解析模型進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)MATLAB實(shí)現(xiàn)，但把轉(zhuǎn)子簡(jiǎn)化為一彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，建立轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，采用四階龍格-庫(kù)塔法計(jì)算轉(zhuǎn)子位移，通過(guò)MATLAB實(shí)現(xiàn)電磁場(chǎng)和電機(jī)轉(zhuǎn)

4、子振動(dòng)場(chǎng)之間的耦合計(jì)算，然后在ANSYS中建立永磁電機(jī)定子的有限元模型，將MATLAB中耦合計(jì)算得到的穩(wěn)態(tài)下電磁力的時(shí)間歷程結(jié)果作為載荷加載到定子內(nèi)側(cè)，通過(guò)瞬態(tài)分析的方法得到永磁電機(jī)定子的振動(dòng)特性。然后，以10極/12槽和4極/48槽兩個(gè)永磁電機(jī)為例，對(duì)永磁電機(jī)的這兩種磁-固強(qiáng)耦合振動(dòng)的分析方法進(jìn)行了說(shuō)明，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。兩種方法在電磁力的諧波分量的頻率上可以得到基本一致的分析結(jié)果。
　　 最后，以4極/48槽永磁電機(jī)為