徑向電磁力
關注創建者：博集華仿 創建時間：2020-03-12
徑向電磁力的視頻教程
Maxwell電磁振動相關知識
主要包括：（1）徑向電磁力理論推導（麥克斯韋張量法）；（2）徑向氣隙磁密和切向氣隙磁密的數據對比，FFT對比；（3）徑向電磁力波和切向電磁力波數據對比，FFT對比；（4）徑向電磁力波帶Bt與不帶Bt的數據對比分析；（5）徑向電磁力波的二維FFT變換；（6）徑向電磁力波轉化為徑向電磁力提取集中力的方法（力波如何轉化為力）；兩種辦法：ac直接將齒切出來在maxwell中進行齒的積分計算，b對徑向電磁力波求有效值
￥39 1小時48分鐘 472播放
查看
Maxwell電機磁密和電磁力的分析計算（三種方法，全網最全）
將計算得到的徑向力波考慮切向磁密和不考慮切向磁密的數據做了對比，結果發現切向磁密對徑向電磁力波的計算結果影響不大；最后對比了徑向力波和切向力波的FFT，結果發現，切向力波的最大值比徑向力波小很多；最后將電磁力波轉化為電磁力做了詳細介紹。
￥15 30分鐘 132播放
查看
Romax機電一體化模型的建立與響應分析
1、梳理建立機電一體化模型的思路和方法； 2、如何在Romax中建立電機的模型加入電磁力、轉矩脈動進行振動響應分析； 3、如何獲取romax中需要的徑向電磁力、轉矩脈動請參考電磁振動課程的思路進行分析； 4、通過經驗修形來指導傳遞誤差、接觸應力、單位長度載荷等分析； 5、通過RomaxV2遺傳算法來指導微觀修形設計； 6、如何添加響應節點，并且查看響應節點處的振動響應； 7、軸承處動態力的提取
￥49 2小時2分鐘 565播放
查看
徑向電磁力的實例教程
電機的NVH涉及的知識較為交叉，一些概念容易被混淆從而加大理解的難度，本文將針對永磁同步電機徑向電磁力致噪聲，力求用直白的描述簡略地介紹清楚其中的機理。
圖1.傳統燃油車和新能源車的NVH問題分布
1 本文討論范圍的界定
驅動電機噪聲可以大致分為機械噪聲、電磁噪聲、氣動噪聲（液冷則無），其中電磁噪聲機理相對復雜，聲品質較差，常表現為高頻的嘯叫，容易引起人們的不適，電磁噪聲是本文討論的范疇。
電機電磁噪聲是由電磁力引起，其中電磁力可以分為麥克斯韋力和磁致伸縮力，一般情況磁致伸縮力的噪聲貢獻較小，本文只討論麥克斯韋電磁力；按照電機的結構，一般將電磁力分為切向力和徑向力，切向電磁力一般會導致轉矩波動，進一步帶來振動噪聲，而徑向電磁力會導致定子振動從而向結構傳遞振動和向空氣輻射噪聲，如圖2所示。限于篇幅，徑向電磁力導致的永磁同步電機定子振動噪聲是本文討論的對象。
展開 電機的NVH涉及的知識較為交叉，一些概念容易被混淆從而加大理解的難度，本文將針對永磁同步電機徑向電磁力致噪聲，力求用直白的描述簡略地介紹清楚其中的機理。
圖1.傳統燃油車和新能源車的NVH問題分布
1
本文討論范圍的界定
驅動電機噪聲可以大致分為機械噪聲、電磁噪聲、氣動噪聲（液冷則無），其中電磁噪聲機理相對復雜，聲品質較差，常表現為高頻的嘯叫，容易引起人們的不適，電磁噪聲是本文討論的范疇。
電機電磁噪聲是由電磁力引起，其中電磁力可以分為麥克斯韋力和磁致伸縮力，一般情況磁致伸縮力的噪聲貢獻較小，本文只討論麥克斯韋電磁力；按照電機的結構，一般將電磁力分為切向力和徑向力，切向電磁力一般會導致轉矩波動，進一步帶來振動噪聲，而徑向電磁力會導致定子振動從而向結構傳遞振動和向空氣輻射噪聲，如圖2所示。限于篇幅，徑向電磁力導致的永磁同步電機定子振動噪聲是本文討論的對象。
展開 如果這樣分布（相位關系，因為每一點的電磁力都是隨時間變化的）的電磁力的頻率和這個振型頻率接近，那就意味著每一個徑向電磁力對結構的每個點都在做正功，能量不斷的輸入到結構中，結構便產生較大的振動。
同樣電磁力由于此起彼伏，力型看起來也像旋轉一樣（其實沒有旋轉）：
總結就是：如果頻率相近，力型和振型相近，則每個電磁力都在做正功，能量不斷輸入到定子，定子振動增大，噪聲也相應增大。如果只是頻率相近，力型和振型不相近，則有的電磁力做正功，有的電磁做負功。如果是力型和振型相近，頻率不相近，則電磁力有時做正功，有時做負功。
展開 但由于不同段徑向力的實際相位差與理論相位差存在顯著差異，導致斜極起不到應有的降噪效果。以某4段V型斜極電磁方案迭代優化中間結果為例，迭代過程中不同段上的電磁力幅值、相位及徑向力相位差變化分別如下圖4.1，圖4.2及圖4.3所示。
圖4.1 迭代過程中不同段徑向電磁力幅值變化
圖4.2 迭代過程中不同段徑向電磁力相位變化
圖4.3 迭代過程中不同段徑向電磁力相位差變化
由上圖結果可以看出，迭代過程中，電磁力幅值、相位及不同段之間電磁力的相位差均均在較大范圍內波動。在對48階電磁噪聲進行優化時，除了可以對電磁力幅值進行優化，也可以對不同段上電磁力的相位進行優化。但通常，在進行電磁力幅值優化時，會影響不同段的相位差；在進行電磁力相位優化時，電磁力幅值同樣會發生改變。那么，在同時進行電磁幅值與相位優化時，如何建立幅值、相位與振動噪聲響應之間的目標函數是另一個值得探討的問題。以下圖為例，假定不同段上電磁力幅值相同，改變不同段之間徑向力的相位差，得到不同相位差下電機48階輻射聲功率如下。
展開 由文獻[15]可知,只有當徑向電磁力的空間階次等于電機徑向模態階次且這一階徑向電磁力所包含的頻率靠近對應階次的電機模態頻率時,電機才發生共振。因此,利用二維傅里葉變換對在時空上周期變化的徑向電磁力進行時空分解,得到徑向電磁力的空間階次及各階次包含的頻率,如圖4a所示;對于旋轉機械常采用階次分析方法分析噪聲,選擇電機輸出軸的轉頻作為參考頻率,將徑向電磁力時空分解得到的各階次頻率變換為對應的頻率階次,如圖4b所示。
圖3 徑向電磁力時空分布
圖4 徑向電磁力二維時空分解
電機徑向電磁力的仿真分析結果表明，徑向電磁力的空間階次為0、8階,與解析分析結果一致;徑向電磁力的頻率階次為0、8、16階等,是電機極數的整數倍。
徑向電磁力的空間階次越低,引起的電機變形相鄰兩節點的距離越遠,電機徑向變形越大。徑向電磁力作用在定子表面產生的振動位移與空間階次的4次方成反比,因此通常只考慮空間階次為0～4的徑向電磁力對電機振動噪聲的貢獻。由圖4可知,本文研究的動力總成其驅動電機徑向電磁力的空間階次在0～4階之間只存在0階。因此,空間階次為0階的徑向電磁力是驅動電機噪聲的主要來源,其包含的頻率階次有0、24、48階,其中徑向力波的頻率階次為0階表示力波不隨時間變化,對噪聲的貢獻量為0,而48階電磁力幅值大約是24階電磁力幅值的2倍,則空間0階、頻率48階的徑向電磁力對電機噪聲的貢獻量最大。
展開 
徑向電磁力的相關專題、標簽、搜索
徑向電磁力的最新內容
電機電磁噪聲產生的原因大多如下所述：氣隙中存在各次諧波磁場，它們除產生切向力矩外，還會相互作用產生徑向電磁拉力，這種徑向力是一種行波，特稱之為徑向電磁力密度諧波或者徑向電磁力波，電磁力波作用于定子鐵心，導致定子鐵心徑向振動，定子徑向振動引起周圍空氣振動，從而產生電磁噪聲。
幾何模型已由SOLIDWORKS建模，材料已在COMSOL中配置。 如下圖所示，幾何模型是一個圓柱形頭螺旋尾的三維結構(材料是柔性橡膠)，以及倆塊NdFeB永磁鐵。其中，倆塊磁鐵緊嵌在圓柱形頭部。
該三維結構置于背景磁場B0中，背景磁場大小和磁感應方向均不變。倆個磁體的磁極方向如藍色箭頭所示，由南極指向北極(已在COMSOL中配置)。在背景磁場作用下，倆個磁體受到磁轉矩作用
交變（100Hz）旋轉電磁力徑向分量分布
定子繞組端部的橢圓振形
當發電機定子繞組槽內固定、端部支撐、綁扎固定結構和工藝不滿足要求，特別是當定子繞組端部橢圓形振動頻率落入100Hz附近，則可能造成端部與倍頻電磁力發生共振，導致定子端部在運行中就可能因共振磨損大而引發事故的發生，往往機組投運后不久就會出現端部絕緣的磨損現象
李宏宇 | 安似科技高級應用工程師
演講主題：電子后視鏡(CMS)Ansys光學解決方案
龔海清 | 嵐圖汽車科技有限公司電機開發負責人
演講主題：一種徑向電磁力相位變換的振動噪聲優化方法的應用
安似科技高級應用工程師
17:35-18:00
一種徑向電磁力相位變換的振動噪聲優化方法的應用
電磁力可以分為切向電磁力和徑向電磁力。切向電磁力產生扭矩驅動轉子旋轉,主要作用是維持交變磁場的建立。徑向磁感應強度大于切向磁感應強度，徑向電磁力不產生電磁力矩，徑向力大于切向力。徑向力波激勵定子結構，定子結構振動從而產生輻射噪聲，尤其徑向電磁力波的頻率與定子結構模態一致時,輻射噪聲非常明顯。
將9槽6極電機相關設計參數帶入徑向電磁力表達式，可得其6倍頻徑向電磁力的組成情況如表1所示。
表1 電機6f徑向電磁力
由表1可以看出，9槽6極電機的6倍頻徑向電磁力主要分為6階6倍頻徑向電磁力和3階6倍頻徑向電磁力兩種。
其中四類是和電磁激勵源有關的，一種是機械激勵源有關的，這些機理有可能是單獨成立的，也有可能是復合存在的，比如不平衡磁拉力不但本身能夠產生轉子振動引起端蓋噪音，還有可能引起次生徑向電磁力，產生次生噪音。
徑向電磁力引起的振動
我們常說的電磁聲，一般都是由徑向電磁力引起的。往往是電機諧波導致的電磁力過大使得機殼、端蓋振動，聲音通過空氣輻射入耳。
式(7 )中，根據磁場來源可分成三種，分別 為永磁磁場獨立作用于齒部產生的徑向電磁力、電樞反應磁場獨立作用于齒部產生的徑向電磁力、兩者相互疊加于齒部產生的徑向電磁力％階數和頻率是徑向電磁力的重要特征，可由式(7 )展開后輕易得出，從而分析出不同階數和頻率下的電磁力由哪些磁場相互疊加產生.表2為齒磁導為一階、忽略電樞諧波電流時，徑向電磁力的階數和頻率分布.
對于本文的永磁有刷直流電機，徑向電磁力主要作用于永磁體上，根據式（1）、式（2）可以求得永磁體空氣側表面上的徑向和切向電磁力。忽略切向氣隙磁場可求得瞬時徑向電磁力為
式中：Frpm為瞬時徑向電磁力；Br(r,θ,t)為瞬時徑向氣隙磁場；μ0為自由空間的磁導率。
