The invention discloses a method for calculating the electromagnetic vibration noise of a motor, which includes: calculating the electromagnetic force density distribution of the motor according to the operation condition of the motor, and calculating the static deformation and natural frequency of the motor, calculating the electromagnetic resultant force on the stator teeth of the motor according to the electromagnetic force density distribution, and calculating the time-space harmonics of the electromagnetic resultant force, and calculating the motor corresponding to the spatial order of the electromagnetic force. The natural frequencies of the vibration modes of each order are calculated to calculate the corresponding frequency response functions of the vibration modes of the motor structure, and the transfer functions of the motor mechanical structure are calculated according to the static deformation function and the frequency response function; the vibration displacement of the motor surface is calculated according to the time-space harmonics and transfer functions; the modal acoustic radiation efficiency of the motor shell is obtained, and the modal acoustic radiation efficiency and vibration are calculated according to the modal acoustic radiation efficiency and the frequency response function. Dynamic displacement is used to calculate the electromagnetic vibration noise of the motor. In the process of analyzing the vibration and noise of the motor, the invention can ensure that the calculation accuracy meets the accuracy requirement, and reduce the calculation amount to avoid consuming a large amount of calculation resources.
【技术实现步骤摘要】
一种电机电磁振动噪声的计算方法
本专利技术属于电机领域，更具体地，涉及一种电机电磁振动噪声的计算方法。
技术介绍
电机被广泛应用于社会生产生活的方方面面，如发电、交通运输、工农业生产、家用电器等。电机的种类繁多，包括感应电机、电励磁同步电机、永磁电机、磁阻电机等，这些电机虽然结构不同，但都是基于电磁感应原理来进行工作的。电机运行时，内部产生交变的磁场，这些交变的磁场产生交变的电磁力，从而使电机产生振动噪声。电机的振动噪声会造成多方面的危害，如引起电机绕组和铁心的松动、绝缘及轴承等零件的磨损、机械结构的疲劳等，因而会降低电机使用寿命，此外，还会降低设备的运行精度、影响使用者的舒适度、产生噪声污染；在军工领域，电机的振动噪声对军事装备的声隐身性有重要的影响。因此，降低电机的振动噪声具有重要的意义。降低电机振动噪声的方法有很多，其中，电机本体结构优化是减小其振动噪声最有效的方法之一，这包括电机的槽极配合、结构尺寸、绕组布置等方面的优化。为了评估这些参数对电机振动噪声的影响，首先需要有一套能够准确评估电机振动噪声的方法。目前已有的振动噪声分析方法中，主要有解析法和有限元法...
【技术保护点】
1.一种电机电磁振动噪声的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据所获得的电机运行工况计算电机电磁力密度分布，并分别计算电机的静变形和固有频率；(2)根据所述电磁力密度分布计算电机定子齿上的电磁合力，并计算所述电磁合力的时间空间谐波；根据与电磁力各空间阶次对应的电机结构各阶振动模态的固有频率计算电机结构各阶振动模态对应的频率响应函数，并根据静变形函数和所述频率响应函数计算电机机械结构的传递函数；(3)根据所述时间空间谐波和所述传递函数计算电机表面的振动位移；(4)获得电机机壳的模态声辐射效率，并根据所述模态声辐射效率和所述振动位移计算电机的电磁振动噪声；其中，所述电磁...
【技术特征摘要】
1.一种电机电磁振动噪声的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据所获得的电机运行工况计算电机电磁力密度分布，并分别计算电机的静变形和固有频率；(2)根据所述电磁力密度分布计算电机定子齿上的电磁合力，并计算所述电磁合力的时间空间谐波；根据与电磁力各空间阶次对应的电机结构各阶振动模态的固有频率计算电机结构各阶振动模态对应的频率响应函数，并根据静变形函数和所述频率响应函数计算电机机械结构的传递函数；(3)根据所述时间空间谐波和所述传递函数计算电机表面的振动位移；(4)获得电机机壳的模态声辐射效率，并根据所述模态声辐射效率和所述振动位移计算电机的电磁振动噪声；其中，所述电磁力密度分布包括电机定子内表面的径向电磁力密度和切向电磁力密度，所述电磁合力包括径向合力、切向合力和合力矩，所述静变形函数用于表示所述静变形的空间分布。2.如权利要求1所述的电机电磁振动噪声的计算方法，其特征在于，所述步骤(1)中，根据所获得的电机运行工况计算电机的电磁力密度分布，包括：根据电机的槽极配合、结构尺寸、绕组布置以及材料参数，建立电机电磁场有限元模型；根据所述电机电磁场有限元模型得到电机电磁场的分布；根据所述电机电磁场的分布分别计算电机定子内表面的径向电磁力密度和切向电磁力密度。3.如权利要求1或2所述的电机电磁振动噪声的计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据所述电磁力密度分布计算电机定子齿上的电磁合力，包括：对电磁力密度积分，分别得到电机每个定子齿上的径向合力、切向合力以及合力矩，所采用的解析公式分别为：其中，Fr,z、Fτ,z和Mz分别表示第z个定子齿的径向合力、切向合力和合力矩，fr和fτ分别为电机定子内表面的径向电磁力密度和切向电磁力密度，L为电机有效长度，Ris为定子内半径，θ为电机空间位置角，θz为第z个定子齿中心线的位置角，Δθ为定子齿的跨角。4.如权利要求3所述的电机电磁振动噪声的计算方法，其特征在于，计算所述电磁合力的时间空间谐波的方式为：对所述电磁合力进行二维傅里叶分解，得到电机定子齿上电磁合力分布的时间空间谐波，其表达式为：其中，F表示所有定子齿上电磁合力的时间空间谐波，i和m1分别表示时间空间谐波中时间谐波和空间谐波的阶次，imax和mmax分别表示预设的最高时间谐波阶次和最高空间谐波阶次，ωb为基频，j为虚数单位，t表示时间，α的取值为1、2或3，且α取值为1、2和3时，分别表示对应阶次的径向合力时间空间谐波、切向合力时间空间谐波以及合力矩时间空间谐波，分别表示对应的时间空间谐波的相位角。5.如权利要求1所述的电机电磁振动噪声的计算方法，其特征在于，所述步骤(1)中，根据所获得的电机运行工况分别计算电机的静变形和固有频率，包括：根据电机的电磁结构、机械结构以及各部件的材料参数，建立电机机械结构有限元模型；设定定子齿电磁合力各阶空间谐波的初始幅值为单位值；将已设定好初始幅值的电磁合力各阶空间谐波作为载荷，施加于所述机械结构有限元模型，并进行静力学仿真，分别得到电机结构在定子齿电磁合力的各阶空间谐波作用下的静变形；对所述机械结构有限元模型进行模态仿真，得到与电磁力各空间阶次对应的电机结构各阶振动模态的固有频率。6.如权利要求5所述的电机电磁振...
【专利技术属性】
技术研发人员：方海洋，李大伟，徐云松，曲荣海，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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