[发明专利]交流牵引电机降噪优化设计方法

说明书

本发明公开了交流牵引电机降噪优化设计方法，包括：建立电机定子内壁单位面积上径向电磁力的关系表达式；建立决定气隙磁场中径向电磁力的气隙磁通密度的关系表达式，分析如何降低电机径向电磁力；建立电机的磁路关系表达式，通过增加电机定子铁心的磁压降，使气隙磁通密度下降；分析增加电机定子铁心的磁阻的主要方法；选取多组不同功率的电机，在每组电机的定子齿部依次开设多种不同尺寸的槽口，分析得到多组电磁噪声数据，采用数值拟合方法得交流牵引电机最佳开槽槽口尺寸与其功率间的函数关系式，根据该函数关系式即可确定任意功率等级电机的最佳开槽槽口尺寸，从而实现最佳的降噪效果。该发明具有原理简单、使用方便、降噪效果好等特点。

技术领域

本发明涉及电机降噪领域，特别涉及一种交流牵引电机降噪优化设计方法。

背景技术

交流牵引电机因具有结构简单坚固、运行可靠、功率大、转速高等系列优点而在众多领域得到了日益广泛的应用。然而电机在运行时会产生较大的噪声，不仅对工作环境与人类健康造成了不利影响，而且限制了其在某些特殊领域的推广应用，因而开展电机降噪研究具有重要意义。

造成交流牵引电机噪声过大的主要因素在于其运行时产生的电磁噪声，电磁噪声是由气隙磁场中的径向电磁力作用于定子内壁，从而引起定子铁心和机壳振动而产生的。而定、转子齿谐波磁密相互作用是产生径向电磁力的主要原因之一，因此，通过削弱定、转子齿谐波磁密所产生的径向电磁力谐波是抑制电磁噪声的重要途径。为此目前国内外针对如何降低其电磁噪声开展了广泛研究，提出了多种可降低其电磁噪声的方法，包括通过改变电机槽配比、采用转子斜槽设计、改变电机气隙长度、改进电机装配工艺、优化电机控制方法等，虽取得了一定的效果，但离实际降噪要求仍有一定的差距；因此如何进一步有效降低其电磁噪声，仍是交流牵引电机降噪研究领域的重要问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种原理简单、加工方便、降噪效果好的交流牵引电机降噪优化设计方法。

本发明提出的具体技术方案，包括以下步骤：

步骤(A)确定交流牵引电机产生噪声的主要因素；

步骤(B)建立电机定子内壁单位面积上径向电磁力的关系表达式；

步骤(C)建立决定气隙磁场中径向电磁力的气隙磁通密度的关系表达式，分析通过降低电机径向电磁力以抑制电机电磁噪声的若干种实现方式，分别为：

C1.保持气隙磁导率不变，降低气隙磁势；

C2.保持气隙磁势不变，降低气隙磁导率；

C3.同时降低气隙磁势和气隙磁导；

判断降低气隙磁势或气隙磁导在实际应用中的可能性；

步骤(D)根据步骤(C)分析得出优选方案C1，建立电机的磁路关系表达式，通过增加电机定子铁心的磁压降，从而使气隙磁通密度下降并最终达到抑制电机径向电磁力的目的；

步骤(E)分析如何修改电机磁路以增加电机定子铁心的磁阻的主要方法：

E1.更换磁阻更高的材料，使磁通在流经定子齿后到达气隙时的磁势减小；

E2.在定子齿部开孔，以填充高磁阻材料，增加电机定子铁心的磁阻；

E3.从定子齿结构入手，以增加磁通在流经定子齿时的积分路径，从而达到增加定子齿磁压降的目的；

判断E1、E2、E3三种方法在实际生产中的可行性，得出优选方案E3，即，

在交流牵引电机定子齿部两侧对称位置开正方形槽口，可有效降低其电磁噪声；其中，开槽分三种方案：

E31.开槽位置尺寸固定，开槽槽口尺寸为变量；