[发明专利]电机电磁力与电磁振动噪声分析方法及系统

权利要求书

1.一种电机电磁力及电磁振动噪声分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100:确定电机的运行工况，根据其运行工况获得电机任意时刻的相电流，根据电机槽极配合、绕组分布确定电机的槽磁动势函数和槽矩阵，并结合所述相电流获得电机任意时刻的电枢磁动势；

S200:建立所述电机的静态有限元模型，并分析获得该电机永磁体磁动势以及该电机定子和转子的复数气隙磁导函数；

S300:根据所述电枢磁动势、永磁体磁动势及定子和转子的复数气隙磁导函数获得该电机的气隙磁密，并基于该气隙磁密获得所述电机每个定子齿上所受的电磁力；

S400:建立所述电机的三维结构有限元模型，并分析获得电机的振动传递函数；

S500:根据所述电机定子齿电磁力和振动传递函数，计算获得所述电机在任意电磁力激励下的振动速度和振动加速度，基于所述振动速度和振动加速度获得电机辐射的声压级和声功率。

2.根据权利要求1所述的一种电机电磁力及电磁振动噪声分析方法，其特征在于，步骤S100具体包括：

S101：确定电机的槽极配合与绕组分布；

S102：根据所述槽极配合与绕组分布，建立电机槽矩阵；

S103：建立所述电机的槽磁动势函数；

S104：根据电机的运行工况，确定电机的相电流瞬时值；

S105：结合所述相电流瞬时值、电机槽矩阵以及槽磁动势函数获得电机在任意时刻与电流下的电枢磁动势。

3.根据权利要求2所述的一种电机电磁力及电磁振动噪声分析方法，其特征在于，所述槽磁动势函数为：

其中，N_q(θ_s)为槽磁动势函数，Δθ为槽宽，θ_q为第q个槽中心位置，其计算公式为：θ_q＝(q-1)·2π/Q_s，θ_s为任意时刻转子位置，Q_s为电机槽数。

4.根据权利要求1所述的一种电机电磁力及电磁振动噪声分析方法，其特征在于，步骤S200具体包括：

S201～S203：建立无槽定子和无槽转子有限元仿真模型，并施加幅值大小为1的恒定虚拟磁动势，仿真计算定子及转子均无槽时的气隙磁密；

S204～S205：建立有槽定子-无槽转子有限元模型，并施加幅值大小为1的恒定虚拟磁动势，仿真计算定子有槽、转子无槽时的气隙磁密；

S207～S208：建立无槽定子-有槽转子有限元模型，并施加幅值大小为1的恒定虚拟磁动势，仿真计算定子无槽、转子有槽时的气隙磁密；

S206、S209：根据所述定子及转子均无槽时的气隙磁密、定子有槽、转子无槽时的气隙磁密以及定子无槽、转子有槽时的气隙磁密，得到定子和转子的复数气隙磁导函数。

5.根据权利要求4所述的一种电机电磁力及电磁振动噪声分析方法，其特征在于，所述复数气隙磁导函数为：

其中，和分别为定子气隙磁导函数的径向和切向分量；和分别为转子气隙磁导函数的径向和切向分量；

B_r，slotless和B_t，slotless分别为定子及转子均无槽时的气隙磁密的径向和切向分量；

和分别为定子有槽、转子无槽时的气隙磁密的径向和切向分量；

和分别为定子无槽、转子有槽时的气隙磁密的径向和切向分量。

6.根据权利要求1所述的一种电机电磁力及电磁振动噪声分析方法，其特征在于，步骤S400具体包括：

S401：确定电机定子铁芯及绕组的等效材料参数；

S402：建立所述电机的三维结构有限元模型；

S403：在电机定子齿上施加幅值为1，沿定子圆周呈周期分布的径向力和切向力；

S404：通过有限元仿真计算得到电机不同齿在单位激振力作用下的振动传递函数。