【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及電機噪聲預測，具體涉及外轉子永磁同步電機噪聲預測方法、系統(tǒng)、設備及介質。
技術介紹
1、外轉子永磁同步電機(external?rotorpermanentmagnet?synchronous?motor，erpmsm)具有軸向尺寸短、功率/轉矩密度大、調速范圍寬、可靠性好、過載能力強、效率高等優(yōu)點。近年來，erpmsm在新能源汽車中的應用越來越廣泛，而其產(chǎn)生的電磁噪聲卻是整車主要的噪聲來源之一。因此，如何減小該類電機的電磁噪聲是車用電機設計過程中的關鍵問題，對電動汽車整體的乘坐舒適性以及安全性都具有重要意義。
2、對于不同極槽配合的pmsm，分數(shù)槽和整數(shù)槽配合相比，分數(shù)槽配合具有優(yōu)勢，但也存在電磁力空間階數(shù)較低、電磁振動和噪聲問題突出的缺點。目前為解決這些問題。z.q.zhu等則研究了不同極槽配合和繞組層對電機定子表面電磁力空間分布和頻率特性的影響。另外，尚海等研究了不同極槽配合對電機電磁振動的影響，指出分數(shù)槽會導致更大的徑向電磁力和振動，導致振動更為明顯erpmsm的定子結構會產(chǎn)生齒槽轉矩，導致轉矩脈動上升，產(chǎn)生一定的機械振動和噪聲，從而影響電機的運行性能。
3、目前，為了削弱pmsm的振動和噪聲，常用的方法是降低接近結構模態(tài)頻率的電磁力幅值。在電機低轉速運行時，電磁力波頻率與模態(tài)頻率接近可能會引起較大振動。相比較較低階振型階次，電機高階模態(tài)固有頻率較高，不容易引起振動。為了避免電機共振問題，鄭耀達等通過優(yōu)化電機定子結構并調節(jié)引起電機主要振動噪聲的模態(tài)頻率來降低pmsm的振動噪聲。r.is
4、然而，目前采用的預測降噪方法由于永磁體幾何形狀的不均勻，導致噪聲源的復雜性和多樣性，使得對erpmsm減振降噪時精確建模和預測變得困難，從而導致預測結果有誤差。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術在對erpmsm進行減振降噪時由于永磁體幾何形狀的不均勻，導致噪聲源的復雜性和多樣性，使得對erpmsm減振降噪的預測結果出現(xiàn)誤差的不足，本專利技術提出一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法、系統(tǒng)、設備及介質，基于三維結構模型和節(jié)點力，采用模態(tài)疊加法計算erpmsm外轉子的徑向振動加速度；將外轉子的徑向振動作為聲學邊界條件，利用聲學邊界元法對erpmsm的噪聲進行預測，從而解決了現(xiàn)有技術存在的問題。
2、一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，包括以下步驟：
3、獲取外轉子永磁同步電機erpmsm的結構參數(shù)；
4、根據(jù)結構參數(shù)建立erpmsm的二維電磁模型，通過二維電磁模型對作用于永磁體表面的電磁力空間分布及頻率特性進行分析，得到作用于永磁體表面的電磁力；
5、將電磁力以節(jié)點力形式加載到erpmsm的三維結構模型中，獲得三維空間中作用于永磁體表面的節(jié)點力；
6、基于三維結構模型和節(jié)點力，采用模態(tài)疊加法計算erpmsm外轉子的徑向振動加速度；將外轉子的徑向振動加速度作為聲學邊界條件，利用聲學邊界元法對erpmsm的噪聲進行預測。
7、進一步地，所述erpmsm的結構參數(shù)包括永磁體基波磁場bmn、電樞反應的基波電樞磁場bav、轉速n、極對數(shù)p、角速度ωr、sv電樞反應場的第v次諧波的旋轉方向、轉子位置和相對氣隙磁導λa。
8、進一步地，根據(jù)外轉子永磁同步電機的分數(shù)槽的極槽配合、雙層繞組層數(shù)、定子槽的齒形參數(shù)、氣隙長度和轉子和定子內外半徑，建立erpmsm的三維結構模型。
9、進一步地，采用ansys?maxwell軟件建立所述erpmsm的二維電磁模型，具體包括以下步驟：
10、在永磁同步電機pmsm中，根據(jù)相對氣隙磁導λa，在氣隙中合成的徑向通量密度brs表示為：
11、brs＝(br_mag+br_arm)λa
12、其中，br_mag和br_arm分別表示為未開槽徑向永磁體反應場和未開槽徑向電樞反應場；
13、運用麥克斯韋應力張量法，忽略切向氣隙磁通密度bts，則徑向電磁力密度fr表示為：
14、
15、其中，u0是真空磁導率；
16、對于erpmsm，當外轉子固定時，定子以角速度ωr向相反的方向旋轉，在z轉子坐標中，br_mag、br_arm和λa表示為：
17、
18、其中，θ是空間力學角，t是時間，p是極對數(shù)，q是槽數(shù)，bmn是永磁體基波磁場，bav是基波電樞磁場，λ0是平均氣隙磁導，λa是考慮定子開槽的相對氣隙磁導，sv表示電樞反應場的第v次諧波的旋轉方向；
19、對于具有不同槽極組合和雙層繞組的pmsm，(sv+v)p＝3knps；
20、其中，nps＝gcd(2p，q)是極數(shù)與槽數(shù)的最大公約數(shù)，k為正整數(shù)；
21、則徑向電磁力密度表示為：
22、
23、其中，λau1與λau2表示u取不同值時的相對滲透率的實部。
24、進一步地，還包括采用能量法對電機齒槽轉矩進行解析，得到影響電機齒槽轉矩的影響因素，具體包括以下步驟：
25、基于能量法，齒槽轉矩定義為：
26、
27、其中，e為未通電情況下的永磁體內磁場能量，α為永磁體中心線與某定子齒中心線的夾角；
28、由于定子繞組未通電，則電機的磁場能量表示為：
29、
30、其中，egap是氣隙中的磁場能量，epm是永磁體產(chǎn)生的磁場能量，u0是真空磁導率；b表示為基波永磁場的氣隙磁通密度，v表示氣隙體積；
31、氣隙磁密分布表示為：
32、
33、式中，hml(θ)是永磁體磁化長度，σ(θ，α)是氣隙有效長度，brd(θ)是永磁體剩磁分布；
34、則電機的磁場能量進一步表示為：
35、
36、在永磁體和定子均勻分布情況下，通過傅里葉分解展開brd(θ)和相對氣隙磁導的平方，b2rd(θ)的傅里葉分解后的brn和的傅里葉分解后的gn表示為：
37、
38、則得到齒槽轉矩tcog(α)，表示為：
39、
40、其中，la是電樞鐵心長度，z表示定子齒數(shù)，r2為轉子外半徑，r1為定子內半徑，n是使nz/2p為整數(shù)的整數(shù)，進而得到開槽寬度、極弧系數(shù)和轉速因素對電機的齒槽轉矩均存在影響。
41、進一步地，所述基于三維結構模型和節(jié)點力，采用模態(tài)疊加法計算erpms?m外轉子的徑向振動加速度，其計算過程包括以下步驟：
42、根據(jù)erpmsm結構的質量矩陣[m]和剛度矩陣[k]，得到[k][φi]＝λi[m][φ本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，所述ERPMSM的結構參數(shù)包括永磁體基波磁場Bmn、電樞反應的基波電樞磁場Bav、轉速n、極對數(shù)p、角速度ωr、sv電樞反應場的第v次諧波的旋轉方向、轉子位置和相對氣隙磁導λa。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，根據(jù)外轉子永磁同步電機的分數(shù)槽的極槽配合、雙層繞組層數(shù)、定子槽的齒形參數(shù)、氣隙長度和轉子和定子內外半徑，建立ERPMSM的三維結構模型。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，采用Ansys?Maxwell軟件建立所述ERPMSM的二維電磁模型，具體包括以下步驟：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，還包括采用能量法對建立的ERPMSM的三維結構模型進行解析，得到影響ERPMSM的齒槽轉矩的影響因素，具體包括以下步驟：
6.根據(jù)權利要求1所述的一種外轉子永磁同步電機噪
7.一種外轉子永磁同步電機噪聲預測系統(tǒng)，其特征在于，包括：
8.一種外轉子永磁同步電機噪聲預測計算機設備，其特征在于，包括：存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器內的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權利要求1-6任一項所述的外轉子永磁同步電機噪聲預測方法的步驟。
9.一種可讀存儲介質，其特征在于，所述可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序包括程序指令，所述程序指令被處理器執(zhí)行時，用于執(zhí)行權利要求1-6任一項所述的外轉子永磁同步電機噪聲預測方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，所述erpmsm的結構參數(shù)包括永磁體基波磁場bmn、電樞反應的基波電樞磁場bav、轉速n、極對數(shù)p、角速度ωr、sv電樞反應場的第v次諧波的旋轉方向、轉子位置和相對氣隙磁導λa。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，根據(jù)外轉子永磁同步電機的分數(shù)槽的極槽配合、雙層繞組層數(shù)、定子槽的齒形參數(shù)、氣隙長度和轉子和定子內外半徑，建立erpmsm的三維結構模型。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，采用ansys?maxwell軟件建立所述erpmsm的二維電磁模型，具體包括以下步驟：
5.根據(jù)權利要求4所述的一種外轉子永磁同步電機噪聲預測方法，其特征在于，還包括...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：許卓，石大帥，顧大衛(wèi)，胡長城，隋巖，郝宇航，
申請(專利權)人：東北電力大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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