永磁電機電磁振動的磁-固耦合分析.pdf

1、永磁電機的振動與噪聲是永磁電機研究的一個重要內(nèi)容。永磁電機的振動與噪聲主要有電磁振動與噪聲、機械振動與噪聲以及空氣動力振動與噪聲，其中電磁振動與噪聲是永磁電機振動與噪聲的主要來源。本文以表貼式永磁電機為對象，由永磁電機的磁場分布入手，不斷深入，分析了表貼式永磁電機的電磁振動特性。
　　 首先，采用解析模型對表貼式永磁電機在空載及轉(zhuǎn)子偏心情況下的磁場分布進行了分析。該解析模型將磁場區(qū)域劃分為永磁體、氣隙和定子齒槽等子域，通過建立表

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

3、方法。方法一中電磁場采用上述的解析模型進行計算，通過MATLAB實現(xiàn)，電機的定、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)場采用有限元方法，通過ANSYS的APDL語言實現(xiàn)，最后通過建立MATLAB和ANSYS間的數(shù)據(jù)接口，進行聯(lián)合仿真，從而實現(xiàn)永磁電機的磁-固強耦合振動分析。方法二中電磁場同樣是采用上述的解析模型進行計算，通過MATLAB實現(xiàn)，但把轉(zhuǎn)子簡化為一彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，建立轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動學(xué)方程，采用四階龍格-庫塔法計算轉(zhuǎn)子位移，通過MATLAB實現(xiàn)電磁場和電機轉(zhuǎn)

4、子振動場之間的耦合計算，然后在ANSYS中建立永磁電機定子的有限元模型，將MATLAB中耦合計算得到的穩(wěn)態(tài)下電磁力的時間歷程結(jié)果作為載荷加載到定子內(nèi)側(cè)，通過瞬態(tài)分析的方法得到永磁電機定子的振動特性。然后，以10極/12槽和4極/48槽兩個永磁電機為例，對永磁電機的這兩種磁-固強耦合振動的分析方法進行了說明，并將計算結(jié)果進行了對比。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槽永磁電機為