[发明专利]一种确定削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法

说明书

本发明公开了一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，该方法从整数槽永磁同步电机径向振动的产生来源进行分析并设计，主要解决了整数槽永磁同步电机在空载运行、负载运行过程中存在的振动较大的问题。具体包括转子铁心及永磁体的偏移角分段斜极。当该方法作用在表贴式永磁同步电机时，对其永磁体进行分段处理；若该方法作用在内置式永磁同步电机上，则对其永磁体和转子铁心进行分段处理。当永磁电机采用该转子分段结构后，可有效抵消对电机振动起主要作用的径向力谐波分量，削弱由特定径向力谐波所引起的径向振动，优化电机转矩脉动进而提升提高电机运行稳定性、提升电机的输出品质。

技术领域

本发明涉及到一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，属于新型高品质低振动电机制造的技术领域。

背景技术

电动机作为新能源驱动系统的动力源在当今“碳中和”需求日益增强背景下越来越收到关注，永磁同步电机具有重量更轻，功率密度显著提升等特点，因而受到了民用和军用领域的广泛关注。为突破永磁同步电机低振动噪声的技术难题，研制出动力推进用低振动噪声永磁电机，提供低振动噪声永磁同步电机设计方法就成了亟待解决的难题。目前对于抑制永磁电机的振动噪声的研究，主要是降低电机的最低空间阶次径向电磁力幅值。除了低阶径向力外，近两年的研究表明，高阶次的径向电磁力可通过电磁力的调制效应调制成低阶次的径向力，从而对振动噪声起重要作用。

转子分段斜极技术作为一种降低电机转矩脉动的方法常应用在工业电机的设计当中，其作用机理是将转子分段错极，各转子段永磁磁场与定子铁心电枢磁场互相作用，产生幅值相同，相位不同的转矩波形。在采取特定偏移角，各转矩波形相位不同，故叠加合成后，转矩脉动得到有效抑制。该方法可参考移植，用在径向电磁力的抵消上，从而抑制永磁电机的振动噪声情况。

中国发明专利申请号CN201820683780.8公开了一种新型低噪音低振动永磁电机的定转子冲片，包括定子冲片、薄壁转子冲片。该冲片设计方法充分考虑了电机运行工况下输入电流的频率与电机固有频率之间的共振现象，从电机固有频率处着手，通过增加定子轭部和转子轭部厚度来调节固有频率，避免共振。但是该方法理论深度不足，可移植性较低，不能适应各种类型电机的运行需求，且未能充分考虑转矩脉动的抑制，因此效果一般。

中国发明专利申请号CN202010006675.2公开了一种多相斜槽移极低振动噪声永磁电机，该发明电机应用定子斜槽技术，对气隙合成磁场的谐波含量具有抑制效果，能够降低齿槽转矩并降低转矩脉动，进而进一步的抑制电机振动。但是该方法具有局限性，一是不能很好的抑制轴向不平衡电磁力的作用，若电机体积较大时，高速运行会产生轴向偏移。二是斜槽工艺加工精度要求高，加工困难，绕线复杂。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足，提出了一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，该方法易于加工，可移植性强，对于整数槽永磁电机而言，削弱电机振动效果显著。此外，该结构还可以进一步削弱转矩脉动，优化电磁性能，兼顾了降低振动和改善转矩性能，大大提升了电机运行的平稳性。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的：一种削弱整数槽永磁电机振动的转子分段方式的方法，具体步骤方法如下：

步骤1，根据整数槽电机的使用工况，确立电机的尺寸大小，具体包括电机的定子尺寸、转子尺寸以及永磁体的排列安置方式，再选择合适的槽极配合；

步骤2，设计阶段，须对该整数槽永磁电机进行有限元建模，确立该电机的各项材料属性，并进行有限元仿真，获取该电机的电磁性能参数，观察电机的气隙合成磁通密度分布和空间二维径向电磁力分布；

步骤3，确定了气隙磁通密度和径向力的主要谐波分量后，从理论上分析其谐波产生来源，预测其对电机振动产生的主要影响，将有限元仿真得出的电磁计算结果导入到声学边界元软件，进一步验证电机中的主要振动分量和预测的吻合度；