文档介绍：硕士学位论文

低速大扭矩永磁同步轮毂电机电磁振动
和电磁噪声的研究

RESEARCH OF IC
VIBRATION AND IC NOISE
IN HIGH-TORQUE LOW-SPEED PERMANENT
MAGNENT SYNCHRONOUS WHEEL MOTOR

赵东生

哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号:TM343 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开

硕士学位论文

低速大扭矩永磁同步轮毂电机电磁振动
和电磁噪声的研究

硕士研究生: 赵东生
导师: 柴凤教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 电气工程
所在单位: 电气工程系
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Classified Index: TM343
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Dissertation for the Master Degree

RESEARCH OF IC
VIBRATION AND IC NOISE IN
HIGH-TORQUE LOW-SPEED PERMANENT
MAGNENT SYNCHRONOUS WHEEL MOTOR

Candidate: Zhao Dongsheng
Supervisor: Chai Feng
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Electrical Engineering
Affiliation: Department of Electrical Engineering
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
永磁同步电机具有高效率、低转矩脉动、高转矩密度等特点,使其成为电动
汽车轮毂驱动系统的主要选择。而电机的振动和噪声水平是衡量电机性能乃至轮
毂驱动系统性能的一项重要指标。在电机振动与噪声中,电磁引起的振动和噪声
占主要部分。在永磁同步轮毂电机中,研究电磁振动与噪声具有重要的现实意
义。本文围绕四方面进行了研究:
首先,进行了低速大扭矩永磁同步轮毂电机的电磁设计。结合电机性能参数
及技术要求,从转子结构、极槽配合、极弧系数等方面分析对电机进行电磁设计.
通过仿真,分析比较三种结构的空载、转矩及运行性能,从而确定最优方案。
其次,进行了永磁同步轮毂电机定子结构的固有模态分析。采用解析法计算
了定子结构的固有频率,利用 ANSYS 软件建立了电机定子及部件模型,进行了模
态仿真,分析了端盖、机壳对电机定子固有模态的影响。
再次,进行了永磁同步轮毂电机的电磁振动和噪声的分析。基于电机电磁力
波理论,推导了 50kW 轮毂电机定子齿内表面受到的电磁力波力波次数和频率,
用 ANSOFT 软件计算了三种转子结构的电机在空载情况下气隙中径向磁密和径向
电磁力的分布情况,研究了电机径向电磁力和切向电磁力的分布差异。利用解析
法和有限元法计算了三种结构的电机中电磁振动位移,进而得到了电磁噪声的计
算值。
最后,对研制的永磁同步轮毂电机进行了固有模态、电磁振动和电磁噪声的
实验分析。采用锤击法进行了模态实验,验证了样机的固有频率和振型,为设计
和制造电机以避免共振提供了依据。采用振动加速度传感器和 CRAS 信号采集分
析系统,对电机在不同转速下的振动特性进行了实验研究。采用突然断电法确定
了电机噪声中电磁噪声的比例程度。对电机转速、控制器开关频率等因素对电磁
噪声的影响进行了相应的测试分析。

关键词:永磁同步轮毂电机;电磁振动;模态分析
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Permanent synchronous motor (PMSM) es main alternative for wheel
drive system in Electric Vehicle (EV) because of its characteristics of low torque
pulsation, high eff