[发明专利]一种消除永磁电机定子振动不稳定的方法

说明书

本发明公开一种消除永磁电机定子振动不稳定的方法，包括以下步骤：在随动坐标系下建立永磁电机定子的动力学模型；借助三角函数的运算性质，判断振动波数与永磁体分组数之间的关系，分类求解特征方程；根据基本振动理论，预测永磁电机定子的振动不稳定现象；通过改变分组拓扑结构，消除永磁电机定子的振动不稳定性。本发明采用解析法给出了环形定子振动的特征值，根据特征值判断系统的动力稳定性，根据基本振动理论，通过改变振动波数、永磁体的个数、永磁体的定位角和扇形夹角等参数，降低环形定子振动的不稳定，从而提出降低不稳定的方法。

技术领域

本发明涉及永磁电机抑制振动的领域，尤其针对于一种消除永磁电机定子振动不稳定的方法。

背景技术

由于永磁电机在各个领域的广泛应用，小到家用和汽车上，大到航天航空领域，导致在近些年来广受关注。然而永磁电机在工作过程中，总会由于受到电磁振动等各种载荷，导致其产生不稳定现象和噪声，降低了工作效率，严重情况还会损伤甚至发生事故。因此研究降低甚至消除系统的不稳定的方法尤为重要。

文献(Lin F,Zuo S G,Deng W Z,et al.Reduction of vibration and acousticnoise in permanent magnet synchronous motor by optimizing magnetic forces.JSound Vib,2018,429:193-205)通过调整开槽角度和磁铁形状来减小振幅，或者通过逐步或连续的磁偏来改变沿轴向的比力谐波相位来降低噪声和振动。

文献(Ishikawa T,Yamada M,Kurita N.Design of magnet arrangement ininterior permanent magnet synchronous motor by response surface methodologyin consideration of torque and vibration.IEEE T Magn,2011,47:1290-1293)利用一种不考虑平均转矩和转矩脉动的响应面法永磁体布置优化方法，在不降低平均转矩的前提下，减小转矩脉动和振动。

但是，由于永磁体开槽角度和形状势必在加工安装中，对精度要求过高，增大了加工难度。所以该文献提出的方法较难实现。

此外，现有技术还通常采用数值方法进行预测和有限元进行模拟降低动力稳定性的方法，该方法的计算效率较低，且不能揭示普适规律。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种通过调整永磁体分组，定位角和扇形夹角的方法来降低永磁电机定子振动不稳定的方法，本发明解决了现有降低永磁电机振动不稳定技术的不足，从而提出一种便于实现的降低不稳定的方法，更好地满足工程需求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种消除永磁电机定子振动不稳定的方法，包括以下步骤：

(1)在随动坐标系下建立永磁电机定子的动力学模型；

(2)借助三角函数的运算性质，判断振动波数与永磁体分组数之间的关系，分类求解特征方程；

(3)根据基本振动理论，预测永磁电机定子的振动不稳定现象；通过改变分组拓扑结构，消除永磁电机定子的振动不稳定性。

进一步的，所描述动力学模型具体为：

式中，M⁽⁰⁾为质量算子，G⁽⁰⁾为陀螺算子，D⁽⁰⁾为向心刚度算子，K⁽⁰⁾和K⁽¹⁾分别为圆环弯曲及磁拉力产生的刚度算子，u为切向位移；