氣隙磁密3次諧波對電機振動噪聲的影響

喬鳴忠,盧希浩,張 弛

(海軍工程大學 電氣工程學院, 湖北 武漢 430033)

電機是艦艇上的重要設備,不僅數量多,而且應用頻繁。電機的振動和噪聲對于艦艇的隱身性能及其船員生命力的保障極其重要,因此降低電機的振動和噪聲是一項十分重要的課題。

電機的噪聲包括電磁噪聲、空氣動力噪聲和機械噪聲,其中電磁噪聲是最主要的噪聲源[1]。國內外對電機電磁振動的研究方法主要有解析法、有限元法和實驗法[2]。解析法建立了電機氣隙磁密以及徑向力波的數學模型,能夠方便地計算電機所受到的電磁力,并且通過彈性力學方程求解定子的振動變形情況。但采用解析法會簡化很多實際條件,使得計算結果不夠準確。在解析法的基礎上,有限元法為求解電機的振動噪聲提供了新的工具。采用有限元法能夠準確得到電機的氣隙磁密及電磁力波分布,并且可以查看各個頻率下的振動和噪聲響應,但有限元法并不能代替解析法對電機的振動噪聲進行理論性分析。在進行電機的振動噪聲計算時,一般采用兩者結合的方式[3-5]。

在進行普通的電機設計時,通常希望電機的氣隙磁密有較高的正弦性,以降低電機的轉矩脈動和電機損耗。在設計低噪聲電機或者進行電機的優化設計時,很多研究學者采取了同樣的思路。文獻[6]進行了轉子結構和繞組排布兩個方面的設計,提高了電機氣隙磁場的正弦性,降低了電機的電磁振動噪聲。文獻[7]優化了轉子隔磁橋結構,使得各階氣隙磁密的幅值下降,提高了氣隙磁密的正弦性,同時也改善了電機的振動噪聲。……