正弦单极性电流励磁的开关磁阻电机振动噪声分析

摘要

开关磁阻电机(Switch ReluctanceMachine，SR电机)是随着功率电子学与微电子学的飞速发展而出现的一种新型调速电机，由于其结构简单、价格便宜、鲁棒性好、高转矩密度等众多优点，其应用越来越广。但SR电机特有的高噪声问题一定程度上掩盖了其优良的运行性能特性，甚至阻碍了SR电机在一些工业领域的应用，给SR电机的发展前景带来了不利影响。因此，研究与抑制SR电机的振动和噪声已成为这一研究领域的紧迫任务。 为了研究和抑制SR电机的振动与噪声，本文中，SR电机定子绕组采用正弦单极性电流励磁，为减小其振动与噪声提供一个方法。正弦单极性电流是指具有直流偏置的正弦电流，为了观察在这种励磁方式下的减振降噪的效果，将与正弦双极性电流励磁的SR电机进行对比分析。 首先介绍SR电机在正弦单极性电流励磁方式下的实现原理，SR电机的驱动系统采用矢量控制技术，正弦单极性励磁电流由最大转矩电流比控制技术实现。 其次建立SR电机的电路模型与结构模型，为了更好地研究分析SR电机，引入正弦双极性电流励磁，对单极性和双极性两种正弦电流励磁的SR电机电磁特性进行对比分析。 然后采用有限元法对SR电机进行气隙电磁场分析，计算并对比分析单极性和双极性两种正弦电流励磁方式下SR电机的气隙磁密和径向电磁力。 最后建立SR电机的三维几何模型，采用有限元法对SR电机的定子铁心和整机进行模态分析并得到固有频率。振动谐响应求解采用模态叠加法，在模态分析基础上，将径向电磁力耦合加载到定子齿面上，计算对比分析单极性和双极性两种正弦电流励磁方式下SR电机的振动谐响应。建立SR电机的声场计算模型，将SR电机的振动谐响应的结果加载到声场作为其边界条件，采用边界元法分析SR电机的噪声分布和声压级。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 SR电机电磁振动与噪声研究现状

1.2.1 SR电机减振降噪措施研究现状

1.2.2 电机电磁力研究现状

1.2.3 电机结构模态分析的研究现状

1.2.4 电磁力激励下的振动与噪声的研究现状

1.3 课题的研究内容

第二章 SR电机的正弦单极性电流励磁方式的实现及原理

2.1 正弦单极性电流励磁的SR电机电磁转矩产生原理

2.1.1 励磁电流

2.1.2 转矩的产生

2.2 正弦单极性电流励磁的SR电机矢量控制

2.2.1 矢量控制

2.2.2 最大转矩电流比控制

2.3 本章小结

第三章 正弦单极性电流励磁的SR电机电磁特性分析

3.1 SR电机结构和电路模型

3.1.1 SR电机的结构模型

3.1.2 SR电机的电路模型

3.2 SR电机电磁特性分析

3.2.1 仿真实验验证

3.2.2 电磁特性的对比分析

3.3 本章小结

第四章 正弦单极性电流励磁的SR电机径向电磁力分析

4.1 径向电磁力计算

4.2 径向电磁力分析

4.2.1 气隙磁密分析

4.2.2 径向电磁力分析

4.3 本章小结

第五章 正弦单极性电流励磁的SR电机电磁振动谐响应和噪声分析

5.1 SR电机结构模态分析

5.1.1 模态分析理论基础

5.1.2 定子铁心模态分析

5.1.3 整机模态分析

5.2 SR电机电磁振动谐响应与噪声分析

5.2.1 声学分析的数学模型

5.2.2 SR电机振动谐响应分析

5.2.3 SR电机电磁噪声分析

5.3 本章小结

第六章 结 论

参考文献

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果

致谢