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车用交流发电机电磁振动噪声特性及影响因素研究
| 论文题名： | 车用交流发电机电磁振动噪声特性及影响因素研究 |
| 关键词： | 车用交流发电机;电磁振动噪声;有限元模型;频谱分析 |
| 摘要： | 交流发电机的噪声问题是汽车NVH的研究热点，通过以往的发电机电磁噪声降噪研究，在采取适当降噪措施和严控生产工艺后，国内生产的发电机NVH性能已有可能达到、甚至超过国外工业发达国家同类产品水平。但是在大批量生产时，仍然存在发电机电磁噪声峰值幅值及转速（频率）一致性较差的问题。本文以典型交流发电机为研究对象，研究发电机电磁振动噪声特性及其影响因素。 通过振动噪声实验对发电机空载、冷态负载、热态负载进行噪声分析验证了噪声整体水平主要由36阶次噪声决定，发现发电机普遍存在噪声峰值转速不一致且冷态负载噪声水平比热态负载噪声高的问题。通过频谱分析得到噪声与振动具有相同频率成分，噪声由振动引起，并得到了产生共振的频率段。 通过模态实验得到定子内包式发电机结构的模态特性，分析各电机零部件和整机个体之间的频率波动，发现椭圆模态比三角模态一致性好，单个零件比装配体模态一致性好，说明装配工艺对模态影响较大。 建立发电机零部件及整机有限元模型，经过ANSYS Workbench模态分析得到的仿真计算结果与实验误差在5.0％左右，验证了有限元模型的准确性。通过改变各个零部件的弹性模量计算得到前端盖对整机椭圆模态影响最大，定子绕组整机三角模态最大。在此基础上改变关键零部件之间的接触设置计算得到接触是影响整机模态的主要因素。在工程实际中正是由于各种工艺误差与工况的不同导致各个电机内部零部件之间的接触不一致而导致模态不一致从而使噪声峰值转速不一致。 提出定子某测点处的振动位移与定子各齿槽第v次简谐力及共振模态特性之间的关系式，通过理论推导得到电磁力分布均匀时振动位移矢量合成为零，电磁力分布不均匀时由于定子各质量点所受电磁力不相等使振动位移矢量合成不再为零。利用Ansoft电磁力计算结果，将不同气隙下的36谐次电磁力加载到定子齿上，采用ANSYSWorkbench软件，分别对定子和整机进行谐响应分析，得到振动响应，验证了对振动位移合成公式的理论分析。仿真计算表明振动响应分别随着气隙偏心距和定子椭圆变形量的增加而增加，对于气隙不均匀情况，整机振动响应比单个定子振动响应大。 本文采用实验测试与仿真计算相结合的方法对电磁振动噪声的特性及其影响因素进行研究，得到模态的影响因素及气隙对电磁振动的影响规律，对工程具有参考价值，对工艺控制措施有指导意义。 |
| 作者： | 张艺华 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 闫兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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