[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)加速工況下電磁噪聲仿真計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011382693.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112560302A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡溧;張桐;龔海清;楊啟梁;崔嶸;袁爽
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發(fā)明提出了一種永磁同步電機(jī)加速工況下電磁噪聲仿真計算方法。獲取穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速二維定子上的時域電磁力；獲取穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下的三維定子電磁網(wǎng)格上的時域電磁力；獲取穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下定子三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的頻域電磁力；獲取電機(jī)整機(jī)的模態(tài)；通過模態(tài)疊加法獲取轉(zhuǎn)速下的電機(jī)振動響應(yīng)；使用邊界元法獲取穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下的電磁噪聲聲壓級；通過穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集、電磁噪聲輻射聲壓級數(shù)據(jù)集構(gòu)建矩陣，對電磁噪聲輻射聲壓級數(shù)據(jù)集和穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到永磁同步電機(jī)加速工況下的電磁輻射colomap圖。本發(fā)明所提方法適用于永磁同步電機(jī)加速工況下電磁噪聲輻射的預(yù)測以及故障噪聲的診斷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁電機(jī)電磁噪聲仿真計算方法，尤其是一種永磁同步電機(jī)加速工況下電磁噪聲仿真計算方法。

背景技術(shù)

隨著節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境意識的提高，純電動新能源汽車越來越多，永磁同步電機(jī)因為其調(diào)速范圍廣、轉(zhuǎn)矩效率高，常被作為新能源汽車的驅(qū)動電機(jī)。但是沒有傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)噪聲的遮掩，電機(jī)的高頻電磁噪聲在駕駛艙會更加的明顯，特別是加速工況下電機(jī)產(chǎn)生的嘯叫聲，讓駕駛?cè)藛T和乘客難以接受，影響舒適性。電磁力激勵定子引起定子發(fā)生形變，并傳遞給電機(jī)殼體發(fā)出的電磁輻射噪聲是電機(jī)噪聲的主要來源。因此有必要對永磁同步電機(jī)加速工況下電磁噪聲進(jìn)行研究。

準(zhǔn)確獲取加速工況下定子受到的電磁力是計算永磁同步電機(jī)加速工況下電磁噪聲的前提，但是獲取加速工況下定子上所受的電磁力技術(shù)手段并不成熟，所以目前大多數(shù)研究計算的都是穩(wěn)態(tài)工況下永磁同步電機(jī)電磁噪聲輻射，不能得到加速工況下永磁同步電機(jī)噪聲頻譜情況，不利于永磁同步電機(jī)各種工況下NVH性能的評價，以及故障的診斷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出了一種永磁同步電機(jī)加速工況下電磁噪聲仿真計算方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種永磁同步電機(jī)加速工況下電磁噪聲仿真計算方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速二維定子上的時域電磁力；

步驟1所述穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集為：

R₁,R₂,...,R_K

i∈[1,K]

其中，R_i為第i個穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，K為穩(wěn)態(tài)的數(shù)量；

建立二維電機(jī)模型，包括定子、轉(zhuǎn)子、永磁體、繞組；

設(shè)置定子、轉(zhuǎn)子材料為35W270，設(shè)置繞組材料為copper,設(shè)置永磁體材料為N38UH80C，設(shè)置永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速為R_i以及三相電流源給繞組通電；

使用TAU方法對網(wǎng)格進(jìn)行劃分，劃分后的網(wǎng)格為(x_i,y_i)；

設(shè)置分析步長，根據(jù)公式獲取穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速二維定子上的時域電磁力；

其中，p為電磁力,單位為N；s為定子齒部的面積,單位為m^²；b(θ,t)為氣隙磁通密度，μ₀為真空磁導(dǎo)率，μ₀＝4π*10^-7H/m，t為時間之間相對角度,θ為定轉(zhuǎn)子之間相對角度；

步驟2：獲取穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下的三維定子電磁網(wǎng)格上的時域電磁力；

步驟2所述穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速為：

R₁,R₂,...,R_K

i∈[1,K]

其中，R_i為第i個穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，K為穩(wěn)態(tài)的數(shù)量；

賦予電機(jī)軸向長度和網(wǎng)格大小,通過soild map方法將二維網(wǎng)格拉伸為三維網(wǎng)格進(jìn)行拉升，形成三維網(wǎng)格即(x_j,y_j,z_j)，j∈[1,M]，M為網(wǎng)格的數(shù)量(網(wǎng)格數(shù)量應(yīng)該是指將網(wǎng)格按網(wǎng)格大小劃分之后的單元數(shù)量，這個定子結(jié)構(gòu)由幾萬個)；