基于有限元模型的永磁同步電機結構振動特性研究

鄒良川, 李曉華

(上海電力大學 電氣工程學院, 上海 200090)

永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有功率密度高、量輕、小型等優點,是當前最主流的電動汽車驅動電機。模態分析是PMSM結構振動噪聲特性分析的基礎。早期電機模態分析主要運用機電類比法,包括單環型機電類比法和雙環型機電類比法[1]。文獻[2]用解析法分析了定子齒、繞組、機殼等結構對電機固有頻率的影響。為獲得更精確的模態分析結果,目前有限元分析軟件與實驗相結合的方法是模態分析的主要方法。電機結構復雜,繞組、機殼、端蓋、繞組浸漆、材料各向異性及不同材料接觸面設置等都會對準確分析電機結構模態產生影響。文獻[3]采用有限元和實驗相結合的方法,從簡單的圓環結構開始,分析了電機結構中各種不對稱現象對電機結構固有模態的影響。文獻[4]采用有限元法,分析了定子鐵心以及電機部件低階次的固有頻率,認為繞組質量對于定子結構固有頻率的影響大于繞組剛度的影響。文獻[5]認為,端蓋主要影響定子低階模態固有頻率,對于高階模態影響很小。文獻[6]采用有限元法對車用異步電機進行模態分析。文獻[7]分析了繞組浸漆前后定子固有頻率的變化以及端部繞組對定子固有頻率的影響,發現繞組端部長度影響定子的固有頻率,浸漆會提高低階徑向模態固有頻率。

目前,對于PMSM模態參數的研究多為對電機定子鐵心的研究。實際上,對小型電機來說,機殼、端蓋等裝置對振動噪聲的影響不能忽略。……