永磁同步电动机电磁振动与噪声分析及影响因素

"小型永磁同步电动机电磁振动与噪声研究，李俊武，程树康，本文探讨了永磁同步电动机（PMSM）的电磁振动与噪声产生机理，通过仿真分析了样机在额定工作条件下的振动与噪声情况，并详细研究了气隙长度、极弧系数及永磁体磁化厚度对这些影响的因素。通过有限元软件仿真，对比计算了不同参数对PMSM振动与噪声的影响程度，仿真结果与理论分析相符。" 在永磁同步电动机（PMSM）的设计与应用中，电磁振动与噪声是不可忽视的问题，尤其随着对环保和舒适性的追求，降低电机噪声成为了提升产品质量的关键。电机的噪声主要包括电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声，其中，对于PMSM，电磁噪声占据主导地位。 电磁噪声的根源在于电磁振动，而振动的产生则源于电机内部气隙磁场对铁心产生的不均匀电磁力。根据Maxwell应力张量理论，这种力的分布不均会引发振动，进而产生噪声。在两种材料的交界处，电磁力的计算可以依据材料间的Maxwell应力张量差进行。 在小型永磁同步电动机中，750W8极12槽的模型被用作案例分析。研究发现，电机的气隙长度、极弧系数和永磁体磁化厚度是影响振动与噪声的主要参数。气隙长度决定了磁通密度在径向的分布，过大的气隙可能导致径向力不平衡，从而引发振动。极弧系数影响磁场的集中程度，直接影响电磁力的大小。而永磁体的磁化厚度则关乎磁通密度的强度，对电磁力和由此产生的振动有显著影响。 通过有限元分析，这些参数对振动与噪声的影响程度得以量化。仿真结果表明，优化这些参数可以有效地减少电磁振动与噪声，提升电机运行的平稳性和安静性。例如，减小气隙长度可以减少径向力的不均衡，调整极弧系数能改善磁场分布，选择合适的永磁体磁化厚度则可以降低磁拉力引起的振动。 小型永磁同步电动机的电磁振动与噪声研究对于电机设计者来说至关重要，通过对关键参数的控制和优化，可以显著降低噪声，提高电机的性能和用户体验。这项研究为未来PMSM的噪声控制提供了理论基础和实践指导。