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DTAS電機(jī)氣隙公差分析報(bào)告

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表1 電機(jī)參數(shù)介紹圖1 0.6mm氣隙值電機(jī)扭矩仿真值圖2 0.9mm氣隙值電機(jī)扭矩仿真值圖3 0.6mm氣隙值電機(jī)氣隙磁密圖4 0.9mm氣隙值電機(jī)氣隙磁密圖5 0.6mm氣隙電機(jī)氣隙磁密FFT分析圖6 0.9mm氣隙電機(jī)氣隙磁密FFT分析 進(jìn)一步對(duì)電機(jī)氣隙磁密進(jìn)行了分析，仿真分析結(jié)果如下圖3和圖4所示

在傳統(tǒng)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，定子在外圍，轉(zhuǎn)子在中間旋轉(zhuǎn)，見(jiàn)下右圖，定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙為柱面，見(jiàn)下左圖，圖中半透明的柱面即為氣隙面，磁力線垂直于氣隙面，與所在點(diǎn)直徑方向平行，稱為徑向氣隙磁通。在多數(shù)盤(pán)式結(jié)構(gòu)電機(jī)中，定子與轉(zhuǎn)子都呈盤(pán)型結(jié)構(gòu)，兩者間的氣隙是與電機(jī)轉(zhuǎn)軸垂直的平面，下左圖是該氣隙平面，用半透明表示該氣隙面。

圖9 探測(cè)線圈安裝示意圖圖10 探測(cè)線圈感應(yīng)電勢(shì) 當(dāng)電機(jī)發(fā)生靜偏心故障時(shí)，電機(jī)的對(duì)稱結(jié)構(gòu)遭到破壞，各個(gè)探測(cè)線圈下的氣隙長(zhǎng)度將變得各不相同，各個(gè)探測(cè)線圈下的氣隙磁通也將發(fā)生變化。靠近氣隙長(zhǎng)度減少的一側(cè)的探測(cè)線圈氣隙磁通將增大，而靠近氣隙長(zhǎng)度增大的一側(cè)的探測(cè)線圈氣隙磁通將減小。

因此，徑向氣隙磁密所造成的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)切向氣隙磁密，切向氣隙磁密可忽略不計(jì)，定子鐵心的徑向電磁力可近似為以下解析式 Brδ和Bsδ分別表示此電機(jī)雙U型轉(zhuǎn)子永磁磁動(dòng)勢(shì)作用于電機(jī)氣隙處所產(chǎn)生的磁密、定子電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)作用于電機(jī)氣隙處產(chǎn)生的磁密，單位均為T(mén)；λδ為等效氣隙磁導(dǎo) 單位為H-1.

氣隙磁密中定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)產(chǎn)生的諧波次數(shù)分別為： 式中，ν和u分別為定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的氣隙磁密諧波次數(shù)；m為相數(shù)。

由圖5可以看出d軸位置開(kāi)槽會(huì)使位置a處氣隙磁密出現(xiàn)更嚴(yán)重的下降，惡化氣隙磁密的正弦度,通過(guò)對(duì)氣隙磁密進(jìn)行FFT,氣隙磁密的總諧波失真(THD)由19.61%上升到25.1% 而在d軸對(duì)稱位置開(kāi)槽會(huì)使位置b處氣隙磁密下降，改善氣隙磁密的正弦性，氣隙磁密THD值由19.6%下降為16.2% .

氣隙磁密曲線 提取電機(jī)氣隙及齒部位置的磁密，繪制曲線，可以看出電機(jī)氣隙磁密和齒部磁密的具體數(shù)值。

它由兩個(gè)硅基電極組成，由一個(gè)薄氣隙隔開(kāi)；一個(gè)電極是剛性的（稱為背板），另一個(gè)是在聲壓下偏轉(zhuǎn)的膜。氣隙充當(dāng)電極之間的介電材料，電容隨電極之間的距離而變化。 本示例說(shuō)明了如何分析電容式MEMS麥克風(fēng)的響應(yīng)。 問(wèn)題描述 下圖顯示了MEMS麥克風(fēng)的幾何結(jié)構(gòu)： 麥克風(fēng)由一個(gè)聲音端口組成，壓力波從該端口進(jìn)入并到達(dá)膜。

5）網(wǎng)格剖分 電機(jī)網(wǎng)格剖分時(shí)，需要著重加密氣隙附近的網(wǎng)格，因此設(shè)置氣隙附近的網(wǎng)格剖分邊控制，用于加密氣隙網(wǎng)格。同時(shí)考慮電機(jī)1/3模型設(shè)置的對(duì)稱邊界，根據(jù)對(duì)稱邊界指定相應(yīng)的周期邊界網(wǎng)格匹配，則剖分開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)網(wǎng)格如圖所示。

，而電機(jī)氣隙磁場(chǎng)又決定于定轉(zhuǎn)子繞組磁動(dòng)勢(shì)和氣隙磁導(dǎo)。

局部放電形成的原因 主絕緣內(nèi)存在氣隙會(huì)引起局部放電。由于氣隙的相對(duì)介電常數(shù)遠(yuǎn)小于電纜絕緣，在工頻電場(chǎng)作用下，氣隙要承受較大的電場(chǎng)強(qiáng)度，千萬(wàn)局部放電，隨著氣隙的多次放電，氣隙通路不斷擴(kuò)大，放電量逐漸增加，直至發(fā)生擊穿，造成電纜損壞。 主絕緣內(nèi)存在雜質(zhì)引起局部放電。雜質(zhì)的擊穿強(qiáng)度比絕緣材料小的多，在電場(chǎng)作用下，雜質(zhì)首先發(fā)生放電、炭化和氣化，生成氣隙，引起局部放電。

圖4 線圈磁動(dòng)勢(shì)和電磁力隨溫度的變化曲線3.2 靜態(tài)特性分析在電磁鐵磁路中，因軟磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大 于空氣的，故磁路中的磁阻主要由氣隙產(chǎn)生。在20 ℃時(shí)電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度分布如圖 5 所示。從圖中可 見(jiàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度主要分布在氣隙處，包括銜鐵與靜鐵芯 間的工作氣隙、銜鐵與外殼間的非工作氣隙以及銜鐵 上端與 Band 域間的空氣層。

氣隙徑向磁力以圖形展現(xiàn)如圖1至圖8所示。 氣隙徑向力波以文表形式展現(xiàn)如圖9、圖10和圖11所示。圖9和圖10中一行數(shù)據(jù)代表一個(gè)氣隙磁力密度諧波，圖9中每個(gè)氣隙徑向力波均包含：階次、頻率、幅值、相角、轉(zhuǎn)向。圖10顯示的是每個(gè)徑向力波的階次解析式和頻率解析式。

兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電機(jī)的磁通路徑走向基本相同，均由N極永磁體發(fā)出，經(jīng)氣隙、定子部分、氣隙、S極、轉(zhuǎn)子鐵心，最終回到N極構(gòu)成回路。

圖1 樣機(jī)軸向及軸向結(jié)構(gòu)圖 圖2 磁密云圖2.2 Motor-CAD 分析E-NVH前準(zhǔn)備2.2.1 在應(yīng)用Motor-CAD 分析電機(jī)電磁噪聲時(shí)，需要對(duì)氣隙磁密進(jìn)計(jì)算。并需要對(duì)氣隙進(jìn)行加密處理，如下圖所示為電機(jī)氣隙加密操作。在對(duì)氣隙加密時(shí)，加密點(diǎn)數(shù)為槽數(shù)極數(shù)最小公倍數(shù)。

4.2 氣隙磁密分析 采用有限元法對(duì)電機(jī)沿軸向方向的氣隙磁密進(jìn)行求解，如圖7所示。徑向氣隙磁密波形近似于正弦波，幅值為0.59T，圖中不規(guī)則的缺口畸變是由定子開(kāi)槽氣隙磁導(dǎo)不均勻?qū)е隆?/div>