[發明專利]交流牽引電機降噪優化設計方法

有效

• 申請號: 202110300705.5
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112803630B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 張小平;劉東浩;傅搏
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K15/02
• 代理公司: 湖南喬熹知識產權代理事務所(普通合伙) 43262
• 代理人: 安曼

本發明公開了交流牽引電機降噪優化設計方法，包括：建立電機定子內壁單位面積上徑向電磁力的關系表達式；建立決定氣隙磁場中徑向電磁力的氣隙磁通密度的關系表達式，分析如何降低電機徑向電磁力；建立電機的磁路關系表達式，通過增加電機定子鐵心的磁壓降，使氣隙磁通密度下降；分析增加電機定子鐵心的磁阻的主要方法；選取多組不同功率的電機，在每組電機的定子齒部依次開設多種不同尺寸的槽口，分析得到多組電磁噪聲數據，采用數值擬合方法得交流牽引電機最佳開槽槽口尺寸與其功率間的函數關系式，根據該函數關系式即可確定任意功率等級電機的最佳開槽槽口尺寸，從而實現最佳的降噪效果。該發明具有原理簡單、使用方便、降噪效果好等特點。

技術領域

本發明涉及電機降噪領域，特別涉及一種交流牽引電機降噪優化設計方法。

背景技術

交流牽引電機因具有結構簡單堅固、運行可靠、功率大、轉速高等系列優點而在眾多領域得到了日益廣泛的應用。然而電機在運行時會產生較大的噪聲，不僅對工作環境與人類健康造成了不利影響，而且限制了其在某些特殊領域的推廣應用，因而開展電機降噪研究具有重要意義。

造成交流牽引電機噪聲過大的主要因素在于其運行時產生的電磁噪聲，電磁噪聲是由氣隙磁場中的徑向電磁力作用于定子內壁，從而引起定子鐵心和機殼振動而產生的。而定、轉子齒諧波磁密相互作用是產生徑向電磁力的主要原因之一，因此，通過削弱定、轉子齒諧波磁密所產生的徑向電磁力諧波是抑制電磁噪聲的重要途徑。為此目前國內外針對如何降低其電磁噪聲開展了廣泛研究，提出了多種可降低其電磁噪聲的方法，包括通過改變電機槽配比、采用轉子斜槽設計、改變電機氣隙長度、改進電機裝配工藝、優化電機控制方法等，雖取得了一定的效果，但離實際降噪要求仍有一定的差距；因此如何進一步有效降低其電磁噪聲，仍是交流牽引電機降噪研究領域的重要問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供一種原理簡單、加工方便、降噪效果好的交流牽引電機降噪優化設計方法。

本發明提出的具體技術方案，包括以下步驟：

步驟(A)確定交流牽引電機產生噪聲的主要因素；

步驟(B)建立電機定子內壁單位面積上徑向電磁力的關系表達式；

步驟(C)建立決定氣隙磁場中徑向電磁力的氣隙磁通密度的關系表達式，分析通過降低電機徑向電磁力以抑制電機電磁噪聲的若干種實現方式，分別為：

C1.保持氣隙磁導率不變，降低氣隙磁勢；

C2.保持氣隙磁勢不變，降低氣隙磁導率；

C3.同時降低氣隙磁勢和氣隙磁導；

判斷降低氣隙磁勢或氣隙磁導在實際應用中的可能性；

步驟(D)根據步驟(C)分析得出優選方案C1，建立電機的磁路關系表達式，通過增加電機定子鐵心的磁壓降，從而使氣隙磁通密度下降并最終達到抑制電機徑向電磁力的目的；

步驟(E)分析如何修改電機磁路以增加電機定子鐵心的磁阻的主要方法：

E1.更換磁阻更高的材料，使磁通在流經定子齒后到達氣隙時的磁勢減小；

E2.在定子齒部開孔，以填充高磁阻材料，增加電機定子鐵心的磁阻；

E3.從定子齒結構入手，以增加磁通在流經定子齒時的積分路徑，從而達到增加定子齒磁壓降的目的；

判斷E1、E2、E3三種方法在實際生產中的可行性，得出優選方案E3，即，

在交流牽引電機定子齒部兩側對稱位置開正方形槽口，可有效降低其電磁噪聲；其中，開槽分三種方案：

E31.開槽位置尺寸固定，開槽槽口尺寸為變量；