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全工况范围内轮毂永磁无刷直流电机的电磁噪声研究
| 论文题名： | 全工况范围内轮毂永磁无刷直流电机的电磁噪声研究 |
| 关键词： | 轮毂永磁无刷直流电机;电磁噪声;全工况范围 |
| 摘要： | 轮毂永磁无刷直流电机由于效率高、驱动方式灵活的特点，被广泛应用在各类车型上，以电动自行车最为显著。电机的应用使得电动自行车的噪声相比于其他交通工具具有噪声小的特点，这就导致了其噪声缺乏警示性。而在电机产生的噪声中，电磁噪声占了大部分的比重，因此有必要对轮毂永磁无刷直流电机的电磁噪声进行探究。 （1）全工况范围内轮毂永磁无刷直流电机电磁力波解析建模及分析。建立了轮毂永磁无刷直流电机的转速电流双闭环控制模型，获得了电机在全工况范围内的电流。通过磁势磁导法建立了稳态工况和非稳态工况下的轮毂永磁无刷直流电机的气隙磁场解析模型，通过麦克斯韦应力张量法建立了电磁力波解析模型。建立了电磁有限元模型，仿真计算了电机的气隙磁场和电磁力波，验证了解析模型的准确性。研究结果表明：电流的主要频率成分表现为低频段的(6h±1)fc以及开关频率附近的kfs±(6h±1)fc；电机的气隙磁场和电磁力波在稳态工况和非稳态工况下的时空分布特性一致。 （2）全工况范围内轮毂永磁无刷直流电机电磁噪声多物理场建模及分析。进行了电机转子总成及端盖结构的模态试验，并采用有限元法计算了电机的模态。建立了电磁振动和电磁噪声的预测模型，仿真计算并分析了全工况范围内电机的电磁噪声特性。分析了当电机存在偏心故障时对电磁噪声的影响。分析了外转子结构的电机具有的多普勒效应对电磁噪声造成的影响。研究结果表明：当电机存在负载时，不同工况下的电磁噪声的峰值均出现在第138阶，为电流谐波作用的结果；偏心会影响电机的电磁噪声特性；外转子电机在旋转时辐射出的电磁噪声会产生特殊的边频阶次。 （3）轮毂永磁无刷直流电机气隙磁场与电磁噪声试验研究。建立了电机空载反电动势的解析模型和有限元模型，进行了空载反电动势试验，间接验证了电机气隙磁场解析模型及有限元模型的准确性。开展了电磁噪声的采集试验，采集了不同工况下的电磁噪声，验证了多物理场模型的准确性。研究结果表明：当电机空载时，不同工况下的电磁噪声的峰值均出现在第204阶，为永磁体磁场作用的结果；当电机处于非稳态工况时，电磁噪声的峰值出现在电机的第204阶噪声穿越第一个共振区时。 |
| 作者： | 高毓娇 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 马琮淦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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