车用永磁电机振动噪声的随机有限元预测与多领域协同抑制

目前国内外对电机振动噪声的研究大多采用确定性的分析方法，未考虑电机加工、装配和运行过程中各种随机因素的影响。这对于工作环境严酷、结构复杂的电动汽车驱动用电机而言将造成较大的分析误差。电动汽车在要求驱动电机出力大、调速范围宽的同时还要求电机质量轻、体积小，导致电机振动噪声的抑制难度很大。..本项目研究车用永磁电机振动噪声特性的随机有限元预测方法，分析电机运行过程中温度和负载变化引起的各种随机因素对电机振动噪声特性的影响；建立研究车用永磁电机振动噪声特性的仿真实验平台；并从系统角度出发，通过电磁、结构、热力学、电力电子等多领域协同抑制电机驱动系统的振动噪声。为车用电机的振动噪声研究提供分析手段和研究思路。

电机的振动噪声是评定电机设计质量的重要标志。随着世界汽车工业的发展，人们对汽车的性能和质量要求越来越高。汽车的振动噪声已成为衡量汽车性能的重要因素和依据。作为电动汽车主要动力源的牵引用电机而言，电机工作环境严酷，温升和负载变化大，电机设计、加工、装配过程中各种随机因素对电机振动噪声特性可能产生较大影响，给电机振动噪声特性的分析带来较大误差。电动汽车要求牵引电机提供较大牵引转矩和宽广调速范围的同时要求电机质量轻、体积小，为电机振动噪声的抑制带来很大困难。仅从电磁、结构或控制策略等某一方面研究振动噪声的抑制技术，难免顾此失彼，达不到预期的抑制效果。基于以上难点，本项目提出了车用永磁电机振动噪声的随机有限元预测和多领域协同抑制。. 通过理论分析和实验测试研究了车用永磁电机运行过程中温度、负载、电机结构阻尼、转子偏心率、模态频率分叉等随机因素对电机振动噪声特性的影响，并通过有限元仿真和理论分析指出消除这些随机因素对车用永磁电机振动噪声特性影响的方法。本项目通过忆恒振动噪声分析系统建立电机模态的实验测试平台，对电机结构部件、组装件、整机在不同安装固定条件下进行了锤击法模态实验，获得电机结构部件及组装件在自由状态和安装固定方式下的模态参数（阻尼系数、模态频率、振型），建立了电机结构分析的模态参数样本空间。项目通过有限元仿真软件Ansys和JMag建立电机振动噪声分析的仿真平台，分析了车用永磁电机不同转速和负载条件下的振动噪声特性。. 项目从系统角度从发，综合考虑电磁设计、结构设计、变频驱动、电机工艺对电机振动噪声特性的影响，建立了车用永磁电机变频器电源引起的危险电磁力波表和车用永磁电机常见极对数的危险电磁力波表，为车用电机的工程设计人员提供了参考。从斜槽、过盈配合量的选取、转子偏心率的控制等方面研究车用永磁电机振动噪声的抑制方法。