汽车爪极发电机电磁噪声的产生机理及其抑制方法

摘要

中国已经进入汽车社会，越来越多的人们开始享用汽车在工作、生活中带来的便利。另一方面，人们对乘坐汽车时感观舒适性的要求也越来越高。爪极发电机作为汽车上用电器的电源系统，其振动噪声问题，特别是电磁振动噪声开始受到广泛关注。电机定转子间的气隙磁场产生的径向电磁力波作用在定子铁心上，使定子铁心发生振动，向周边辐射电磁噪声。本文针对某型定子裸露式汽车用爪极发电机的电磁振动噪声问题，应用理论推导和仿真计算相结合的方法进行了研究，提出了可行的降低爪极发电机电磁噪声的方法。
　　本文首先根据爪极发电机的相关参数，应用有限元仿真软件建立了适用于电磁场分析的爪极发电机三维有限元模型，得到了不同工况下的气隙磁场结果，通过傅里叶分析得到各阶次谐波的分布图。然后根据建立的定子铁心的有限元模型，通过仿真软件计算了其振型，得出了对应的固有频率。再次，根据电磁场理论，在保证发电机稳定输出的前提下，提出了基于爪极磁极表面偏心来减小径向电磁力的方法，针对不同的磁极偏心距离计算了对应的气隙磁场及径向电磁力波，找出最优的磁极偏心距。爪极发电机高速运行时，爪极磁极易产生变形，导致气隙长度变化，产生电磁噪声。对此，提出三种方法，通过紧固爪极磁极，来减小磁极的离心变形，达到降低发电机电磁噪声的目的。最后，设计了试验平台，通过试验验证了所提降噪方法的有效性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 汽车用爪极发电机的电磁场问题

1．3 课题的研究现状

1．3．1 电磁噪声研究现状

1．3．2 爪极发电机研究现状

1．4 本文研究内容

第二章 汽车爪极发电机的结构与噪声的基本理论

2．1 汽车用爪极发电机简介

2．1．1 汽车用爪极发电机的结构

2．1．2 汽车用爪极发电机的工作原理

2．2 汽车爪极发电机的电磁参数计算

2．3 汽车用爪极发电机的噪声源

2．3．1 机械噪声

2．3．2 电磁噪声

2．3．3 空气动力噪声

2．4 噪声的能量传播过程

2．5 汽车发电机噪声的识别

第三章 有限元模型

3．1 数值分析方法

3．2 电磁场基本理论

3．2．1 位函数及微分方程

3．2．2 三维瞬态场的计算原理

3．3 汽车用爪极发电机有限元建模

第四章 爪极发电机径向电磁力波的分析

4．1 汽车用爪极发电机的径向电磁力波

4．2 汽车用爪极发电机径向电磁力波的研究方法

4．3 爪极发电机径向电磁力波的理论分析

4．3．1 空载磁势分析

4．3．2 气隙磁导

4．3．3 气隙磁密

4．3．4 爪极发电机的径向电磁力波

4．4．数值法计算爪极发电机的径向电磁力波

4．5 爪极发电机的定子振动

4．5．1 定子模态

4．5．2 振动特性计算

4．5．3 爪极发电机定子铁心叠片的模态

第五章 爪极发电机噪声的抑制措施

5．1 电磁噪声

5．1．1 噪声物理度量

5．1．2 降噪措施

5．2 爪极磁极表面偏心对减小径向电磁力波的作用

5．3 增加阻尼的降噪方法

5．3．1 爪极外侧缠绕环氧无纬带

5．3．2 爪极内侧嵌放降噪环

5．3．3 转子爪极间铜焊连接

第六章 实验验证

6．1 样机的输出性能测试

6．2 振动试验系统的搭建

6．3 样机的振动试验

第七章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况