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少稀土内置U型永磁同步电机电磁、振动与噪声的研究
| 论文题名： | 少稀土内置U型永磁同步电机电磁、振动与噪声的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;电磁力波;振动变形;噪声控制 |
| 摘要： | 作为电动汽车的驱动系统，永磁同步电机有十分明显的优势，但随着永磁体价格的上涨，永磁同步电机的成本显著增加。因此，少稀土或无稀土型永磁同步电机成为目前电动汽车用永磁同步电机的研究热点。本文针对电动汽车用少稀土内置U型永磁同步电机（Less Rare-Earth Interior U Permanent Magnet Synchronous Machine, LRE-IUPMSM）进行了深入的研究。 首先，本文提出了8极36槽和8极48槽两种极槽配合方案，以及单层同心式绕组和单层交叉式绕组两种绕组形式。通过有限元仿真对比，确定了8极48槽单层同心式绕组的电机形式。在固定的永磁体体积下，对其形状和结构进行了分析，确定了最优的永磁体结构形式。针对谐波可能会引起定子损耗过高的问题进行了研究与分析，提出了在转子上开对称辅助槽的方法，并通过有限元模型验证方法的正确性，并给出了LRE-IUPMSM的主要性能参数。 其次，针对由于LRE-IUPMSM复杂工况引起的电机噪声变化范围宽的问题，对电机噪声进行了研究。径向电磁力是噪声的根源，其大小由磁导和磁动势所决定。结合LRE-IUPMSM的实际情况，提出了磁导和空载、负载磁动势的数学模型，推导了主要的径向电磁力的力波次数和频率，并通过有限元模型进行了验证。 然后，建立LRE-IUPMSM的固有模态三维有限元模型，对其固有模态频率进行了分析，研究了定子轭、定子齿、机壳、端部绕组对固有模态频率的影响。最终确定了包括绕组质量等效后的定子齿和机壳、定子轭三部分的LRE-IUPMSM固有模态仿真模型。 最后，基于电机振动的原理，将径向电磁力附加到LRE-IUPMSM的固有模态三维模型的定子齿上。在空载和负载两种情况下，分别研究了LRE-IUPMSM的额定转速和最高转速引起的振动形变，并通过数学模型，将形变量转化为噪声值。接着提出了对齿槽与绕组的缝隙浇铸树脂的方法。仿真结果表明该方法提高了LRE-IUPMSM的固有模态频率，减小了振动形变与噪声，验证了方案的可行性。 |
| 作者： | 张鹏 |
| 专业： | 电机与电器 |
| 导师： | 郑萍;傅振兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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