一种转矩脉动和振动噪声耦合时空谐波鉴别与抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种转矩脉动和振动噪声耦合时空谐波鉴别与抑制方法，涉及永磁电机气隙磁场谐波分析与优化领域，包括：使用气隙网格均布的精密有限元模型获取气隙中时空二维的电磁力和磁密波形；气隙电磁力和磁密时空谐波的获取与物理特性识别；确定最为关键的电磁力时空谐波；将时空谐波视作随时空旋转的矢量，基于同阶次矢量构成的图形时空不变性鉴别耦合时空谐波；在不破坏磁场周期性的前提下，抑制关键的耦合时空谐波；通过多场耦合法验证优化后模型的转矩脉动和振动噪声。本发明专利技术首次提出永磁电机转矩脉动与振动噪声的耦合时空谐波的鉴别方法，通过抑制关键的耦合时空谐波，可以达到同时降低永磁电机转矩脉动与振动噪声的效果。声的效果。声的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种转矩脉动和振动噪声耦合时空谐波鉴别与抑制方法


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机的气隙磁场分析和优化领域，特别是永磁同步电机转矩脉动和振动噪声的耦合时空谐波鉴别与抑制方法。

技术介绍

[0002]现如今永磁同步电机已经得到了广泛的应用，从汽车到航空航天的众多领域，永磁同步电机都扮演着十分重要的角色。这主要得益于永磁同步电机的几个显著特点，包括高转矩密度、高效率以及重量体积小等。永磁同步电机采用了高磁能积的磁性材料取代了传统的励磁绕组，不仅消除了励磁绕组带来的负面影响，而且简化了电机的机械结构，使电机运行可靠性提高，机械损耗也相应的减小。
[0003]永磁同步电机，尤其是钕铁硼永磁励磁的稀土永磁同步电机具有构造简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗少、效率高等显著优点。其中，轮辐式永磁同步电机具有高转矩密度和高效率的优势，可以大幅提高永磁体利用率和节约材料成本，但其气隙磁密饱和度高且谐波丰富，导致了显著的转矩脉动与振动噪声问题。这限制了轮辐式永磁同步电机在一些对转矩脉动和振动噪声有很高要求的场合的应用，如低速大转矩直驱电机、高精度伺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转矩脉动和振动噪声耦合时空谐波鉴别与抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，使用气隙网格均布的有限元法获取气隙中时空二维的电磁力和磁密波形；步骤2，气隙电磁力和磁密时空谐波的获取与磁密时空谐波的物理特性识别；步骤3，根据转矩脉动与振动噪声形成机理，确定最为关键的电磁力时空谐波；步骤4，将时空谐波视作随时空旋转的矢量，基于同阶次矢量构成的图形时空不变性，研究电磁力的磁密构成并鉴别耦合时空谐波；步骤5，在不破坏磁场周期性的前提下，抑制关键的耦合时空谐波；步骤6，通过多场耦合法验证优化后模型的转矩脉动和振动噪声。2.根据权利要求1所述的一种转矩脉动和振动噪声耦合时空谐波鉴别与抑制方法，其特征在于，所述步骤1中要求气隙中网格和节点沿周向均匀分布，且对网格划分的数量有限制，为准确获取时间阶数为M
−
1、空间阶数为N
−
1的谐波，时间步数应不少于2M，气隙网格沿周向划分数量应不少于2N，且M和N均为2的指数幂。3.根据权利要求1所述的一种转矩脉动和振动噪声耦合时空谐波鉴别与抑制方法，其特征在于，所述步骤2中的磁密时空谐波的物理特性识别过程为：根据磁密的二维谐波展开公式获得：其中，B
r
（θ，t）和B
t
（θ，t）分别表示径向磁密和切向磁密，θ表示空间变量，t表示时间变量，B
r
훼
,
±
f 和φ
r
훼
,
±
f
分别是空间阶次为
훼
、时间阶次为
±
f的B
r
谐波的幅值和相位，B
t
훽
,
±
휆
和φ
t
훽
,
±
휆
分别是空间阶次为
훽
、时间阶次为
±
휆
的B
t
谐波的幅值和相位，p为极对数，ω
r
为旋转角速度，
훼
、f、
훽
和
휆
均为自然数，表示时间或空间上的周期数；时间阶次前的
“±”
表示时空波的旋转方向，“+”表示顺时针旋转，
“−”
表示逆时针旋转。4.根据权利要求1所述的一种转矩脉动和振动噪声耦合时空谐波鉴别与抑制方法，其特征在于，所述步骤3中的转矩脉动形成机理，根据下述公式获取：其中，T表示输出转矩，L表示有效轴向长度，R表示气隙半径，F
tk,
±
j
和
휑
tk,
±
j
分别表示气隙中空间阶次为k、时间阶次为
±
j的切向电磁力谐波的幅值和相位，当k≠0时，积分项结果为0，即不贡献平均转矩也不贡献转矩脉动；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐高红，贾泽鑫，陈前，钱巍，赵文祥，刘国海，桑志民，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：