开关磁阻电机的噪声分析与控制方法研究

论文摘要

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)是二十世纪八十年代兴起的一种新型电机产品,由于其结构简单坚固、成本低、效率高等优点,目前已广泛的应用于交通运输、通用工业、航空工业、家用电器等各个领域,显示出强大的市场竞争力。但由于其双凸极结构和固有的工作方式,开关磁阻电机的振动和噪声比其它电机更加突出,这成为限制其在更广范围内应用的主要障碍。因此,本文以开关磁阻电机的振动和噪声问题为研究对象,进行了一系列的理论研究和工程实践。本文分析了开关磁阻电机的噪声机理,分别研究了电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声的特征;为分析开关磁阻电机的振动特性与振动噪声之间的关系,应用有限元分析软件ANSYS计算了开关磁阻电机定子的模态和固有频率,以及转子临界转速。本文以声强法为主,并辅以声压法和振动速度法,测试了开关磁阻电机在不同转速、不同负载状况下的声压级、声功率级及振动水平,分析了转速、负载对开关磁阻电机噪声的影响,确定了开关磁阻电机的主要噪声源。本文针对样机的空气动力噪声,提出了采用环氧树脂浇注转子齿槽的措施,对环氧树脂的配方、施工工艺及所需工装进行了大量的设计、试验工作,对采用该措施后开关磁阻电机的噪声特征及降噪效果进行了相应的测试与分析,从而为开关磁阻电机的减振降噪提供了实践依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 开关磁阻电机的工作原理和特点
• 1.2.1 开关磁阻电机系统的组成
• 1.2.2 开关磁阻电机的工作原理
• 1.2.3 开关磁阻电机的特点
• 1.3 开关磁阻电机振动噪声的国内外研究状况
• 1.4 本文的主要工作
• 1.4.1 理论部分
• 1.4.2 实验部分
• 1.4.3 研究方法
• 1.4.4 论文章节安排
• 第二章 开关磁阻电机的噪声特征
• 2.1 电磁噪声
• 2.1.1 电磁噪声的产生机理
• 2.1.2 电磁噪声基波频率
• 2.2 机械噪声
• 2.2.1 机械不平衡噪声
• 2.2.2 轴承噪声
• 2.2.3 结构振动引起的噪声
• 2.3 空气动力噪声
• 2.3.1 旋转噪声
• 2.3.2 涡流噪声
• 2.3.3 笛声
• 第三章 定子和转子的振动模态分析
• 3.1 定子模态分析
• 3.2 SR电机定子的模态分析
• 3.2.1 二维SR电机定子的模态分析
• 3.2.2 三维SR电机定子模态分析
• 3.3 转子临界转速
• 3.4 SR电机转子的临界转速计算
• 第四章 噪声振动测试技术
• 4.1 噪声测试
• 4.1.1 声压测量
• 4.1.2 声强测量
• 4.2.2.1 声强测量的基本原理
• 4.2 振动测试
• 4.2.1 振动测试
• 4.2.2 表面振动测量法测试电机声功率
• 4.3 信号处理技术
• 4.3.1 功率谱密度函数及功率谱分析
• 4.3.2 相干函数
• 第五章 开关磁阻电机的噪声测试与分析
• 5.1 试验设备与方法
• 5.1.1 分析仪CF-5210及声强系统CF-0552
• 5.1.2 压电传感器的标定
• 5.1.3 测试场地
• 5.1.4 仪器CF-5210的开发
• 5.2 降噪前测试及结果分析
• 5.2.1 声压测试及结果分析
• 5.2.2 声强测试及结果分析
• 5.2.3 振动测试
• 5.2.4 声振相干分析
• 5.2.5 开关磁阻电机声功率级计算
• 5.3 降噪措施—转子填充
• 5.3.1 降噪措施综述
• 5.3.2 填充原料的选择
• 5.3.3 浇注工艺
• 5.3.4 固化
• 5.3.5 配料
• 5.3.6 浇注结果
• 5.4 采取降噪措施后噪声测试及结果分析
• 5.4.1 声压测试及结果分析
• 5.4.2 振动测试及结果分析
• 5.4.3 声振相干分析
• 5.4.4 降噪效果分析
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 实验样机及其参数
• 附录二 试验现场图及部分仪器图
• 附录三 SR样机三维定子模态分析结果
• 附录四 攻读硕士学位期间发表的论文