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1、9 永磁同步电机的振动与噪音,交流永磁同步电机理论,微特电机与控制研究所,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,目录,一、振动与噪音机理二、定位力矩与噪音三、方波无刷直流电机力矩波动与噪音四、正弦波无刷直流电机力矩波动与噪音五、抑制措施,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,一、振动与噪音机理,1、电磁噪音2、机械噪音3、空气动力噪音,人耳听觉的声波频率范围大约为20Hz20kHz，,控制器PWM；定位力矩；力矩波动；,电机轴承；电机电刷；转子不平衡。,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,在频率300一600赫兹区队80分贝响度级的噪声若每天连续作用
2、8小时，实际上不会引起对1000一2000赫兹言语频率范围内的听觉丧失；在频率300一600赫兹区间，88至95分贝的噪声响度级经过30年会引起对1000赫兹的听觉丧失8至13分贝，对2000赫兹的听觉丧失13.5至19分贝；在频率1200一2400赫兹区间，73分贝的噪声响度圾经过7年会引起对4000赫兹的听觉丧失5分贝，而83至88分贝的响度级经过30年会引起对4000赫兹的听觉丧失 27至33分贝。,对人的损害：,对神经系统有坏的影响；损害人的听觉。,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,一、振动与噪音机理,其中 气隙磁导谐波次数，=1,2,3,；Z 槽数；0 磁导常量部分
3、；0 次谐波幅值；定子圆周角坐标系自变量。,气隙磁导：,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,一、振动与噪音机理,k 永磁磁动势谐波次数，k=1,2,3,.；p 极对数；0 转子在定子圆周角坐标系中的角坐标；转子转速；Frk 转子磁动势次谐波幅值。,转子磁势：,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,一、振动与噪音机理,Fsv 定子磁动势次谐波幅值；v 定子磁动势谐波次数；0 定子磁动势在圆周坐标系中角坐标；1 电流基波角频率；电流谐波次数。,定子磁势：,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,一、振动与噪音机理,合成磁动势：,气隙磁密：,单位面积力：,交
4、流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,一、振动与噪音机理,一、不随时间变化的恒定力波，即零次力波。恒定力波只是对定子铁心产生静压力时铁心产生静变形，不产生振动和噪音;二、定子磁动势同次谐波，力波角频率为21;三、转子磁动势同次谐波，力波角频率为2k1;四、定子磁动势不同次谐波，力波角频率为(ij)1;五、转子磁动势不同次谐波力波，角频率为(kikj)1;六、定、转子磁动势不同次谐波力波，角频率为(ikj)1;七、定、转子磁动势同次谐波力波，角频率为2i1;,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,一、振动与噪音机理,电磁噪音测试最常用的鉴别方法是：一、突然断电法。二、测
5、振法。三、混合变频判断法。所谓混合变频法是指利用相关仪器辅助人耳鉴别噪音。混合变频鉴别法的辅助设备为一套可变频音响设备。鉴别时，首先测试电机在恒电压恒转速时的噪音频谱，记录幅值较大的频段，令变频音响设备在这些频段上发出激励声源，根据同频声波幅值叠加原理，当激励声源与噪音相应频谱成分接近或一致时，人耳会感觉到噪音被加强。,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,二、定位力矩,定位力矩电机不通电时永磁转子受到的磁力矩 引起的原因齿槽和磁滞的存在,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,极数2P2，齿数Z3，每周稳定位置数 6,二、定位力矩,理想磁路下的齿槽力 矩TC,交流永
6、磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,最低次数min每周磁能状态重复次数,虚位移方法求取TC,C 2P 和Z的最大公约数,幅值决定于磁势平方F2和磁导G的次幅值乘积,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,二、定位力矩,缺陷磁路的齿槽力矩 转子有缺陷导致Z次定位力矩定子有缺陷导致2P次定位力矩,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,二、定位力矩,样机的定位力矩分析,18090,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,二、定位力矩,小电机噪音与电流波形,噪音频率为电流频率的18倍机械转速的90次,理想次数,啸叫,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机
7、的振动与噪音,二、定位力矩,大电机噪音与电流波形,噪音频率为电流频率的18倍机械转速的180次,理想次数,啸叫,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,波动力矩 波动力矩指令一定下不同转角对应的电磁力矩波动分量 引起的原因：电动势e和电流 i 的波形偏离了理想波形,三、方波无刷直流电机力矩波动与噪音,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,三、方波无刷直流电机力矩波动与噪音,得到,式中,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,三、方波无刷直流电机力矩波动与噪音,力矩波动仿真图,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,三、方波无刷直流电机力矩波动与
8、噪音,大电机噪音与电流波形 120rpm，10Nm,噪音频率为电流频率的6倍,振动,f=120Hz,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,(c)T=9 Nm，n162rpm,(a)T=0，n=110rpm,（b）T=0.5 Nm，n=326rpm,P=5,（a）电流周期18次，噪音频率为165Hz。（b）电流周期6次，噪音频率为163Hz。（c）电流周期12次，噪音频率为162Hz。小电机,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,存在电流偏差时,四、正弦波无刷直流电机力矩波动与噪音,正弦波驱动 理想情况,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,存在幅值偏差
9、i,存在相位偏差,存在恒定成分I,-2P,-2P,-P,四、正弦波无刷直流电机力矩波动与噪音,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,五、抑制措施,正弦波驱动器,方波驱动器,优化电机系统固有频率,定位力矩,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,五、抑制措施,定子斜槽或者转子斜磁极减少定子槽开口宽度定子齿开槽分数槽改变极弧宽度磁极不规则放置改变磁钢磁化方向无槽结构无铁芯绕组降低气隙磁通密度。,定位力矩抑制措施,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,Tr比正弦驱动的要大 原因：电势平顶部分小及电感的存在,减小Tr的措施加大电势平顶宽度 电流反馈 正弦波驱动,方波驱动器,五、抑制措施,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,五、抑制措施,线反电势、电压、电流,超前角控制,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,五、抑制措施,9Nm,空载,正弦波驱动,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,五、抑制措施,磁场正弦化设计（不均匀气隙）保证位置传感正弦化精度 电流反馈 提高电路的线性,正弦波驱动器的抑制措施,交流永磁同步电机理论-9 永磁同步电机的振动与噪音,要求：1.下面题目二选一2.新、介绍清楚3.6月1日前交,报告要求,题目：1 新型永磁电机介绍2 新型永磁同步电机控制策略介绍,
