• 头条湖南科技大学科研团队在降低交流牵引电机电磁噪声方面取得新进展
    2021-08-03 来源:《电工技术学报》  |  点击率:
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    导语湖南科技大学及湘潭电机公司的科研人员针对定子齿肩削角降噪方法开展进一步研究,并针对交流牵引电机提出一种基于内切圆弧的定子齿肩削角降噪方式,显著提升了降噪效果,具有比直线式削角法更好的降噪效果,因而具有更好的应用价值。

    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广泛应用。然而由于其运行时存在较大的噪声,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,因此开展交流牵引电机的降噪研究具有重要意义。

    引起交流牵引电机噪声的主要因素包括电磁噪声、机械噪声及空气动力噪声等,其中尤以电磁噪声的影响较为突出,因此有效降低电磁噪声是实现电机降噪的关键所在。目前国内外研究者在降低电机电磁噪声方面已开展了系列研究,提出了多种可行的降噪方法,以通过改进电机结构来降低电磁噪声的效果较为明显,因而得到了广泛重视。

    在有关改进电机结构以降低电磁噪声的研究方面,最早可追溯到1931年G. Kron针对感应电机不同槽配合对其电磁噪声影响所开展的研究;随后在1974年,舒波夫研究指出,电机电磁噪声是由电磁力作用于定子齿上产生的,揭示了电磁噪声产生的根源;2001年,S. Huang等研究指出,永磁同步电机无定子槽结构及永磁体斜极结构均可减小其电磁噪声;2005年,D. Mori等分析了异步电机稳态运行时的电磁力特性,研究电机齿槽处径向电磁力状态及其与电磁噪声的关系。

    在2009年,J. Le Besnerai等分别通过优化感应电机定转子槽数配合、定转子槽开口大小来降低电磁噪声,取得了较好的效果;2010年,I. Rakib等综合分析了电机极槽配合对电磁噪声的影响;2011年,Jin Hur等研究了转子开槽对内置式永磁无刷直流电机振动噪声的影响;2012年,Sun-Kown Lee等研究了极槽配合对永磁同步电机振动噪声的影响,结果表明,在槽数相同的情况下,极数少的电机振动噪声小;2014年,S. Mohammad等研究了几种细分槽永磁拓扑结构对电机电磁噪声的影响。

    国内有关通过改进电机结构以降低电磁噪声的研究始于20世纪70年代。在随后的数十年中,研究者在相关理论及分析手段方面开展了广泛研究,并取得了一定的成果。2010年,代颖等研究了感应电机电磁噪声与槽配合之间的关系;2015年,李岩等针对永磁同步电机提出一种定子齿肩削角降噪方法,取得了明显的降噪效果;2016年,鲍晓华等针对笼型感应电机提出一种双斜槽的转子结构,有效降低了电磁噪声;2017年,周桂煜则针对笼型感应电机提出一种定转子的开槽结构,取得较好的降噪效果;2018年,吴双龙等对车用发电机转子极爪进行倒角,也有效降低了电磁噪声。

    然而纵观上述各种通过改进电机结构以降低电磁噪声的研究,尤以定子齿肩削角降噪方法效果较为明显,因而具有更好的应用价值;但直线式定子齿肩削角方式未能达到最佳的降噪效果。

    为此,湖南科技大学及湘潭电机公司的科研人员针对定子齿肩削角降噪方法开展进一步研究,并针对交流牵引电机提出一种基于内切圆弧的定子齿肩削角降噪方式,显著提升了降噪效果,具有比直线式削角法更好的降噪效果,因而具有更好的应用价值。

    相关研究成果已发表在2021年第6期《电工技术学报》,论文标题为“基于内切圆弧的交流牵引电机齿肩削角降噪方法”,作者为刘东浩、张小平、郭宇轩、姜海鹏、朱广辉。

    湖南科技大学科研团队在降低交流牵引电机电磁噪声方面取得新进展

    图1 电机噪声测试平台

    湖南科技大学科研团队在降低交流牵引电机电磁噪声方面取得新进展

    图2 削角前定子齿部

    湖南科技大学科研团队在降低交流牵引电机电磁噪声方面取得新进展

    图3 削角后定子齿部

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