CN102255401A - 一种降低永磁直流电机电磁噪声方法 - Google Patents

一种降低永磁直流电机电磁噪声方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种降低永磁直流电机电磁噪声方法，该方法就是改变磁钢形状，使瓦形磁钢表面磁通密度分布接近正弦分布，或者在磁钢长度方向呈阶梯分布，降低电枢转动时发生的电磁振动，从而降低电磁噪声，改变瓦形磁钢的形状有多种方法：方法一是磁钢两侧面沿瓦形磁钢圆孤的圆周方向倾斜一个角度，两侧面的倾斜方向相反；方法二是磁钢两侧面向拱高方向倾斜一个角度，两侧面的倾斜方向相反；方法三是磁钢内外圆孤不同心。本发明通过改变瓦形磁钢形状，实现降低永磁直流电机电磁噪音。

Description

一种降低永磁直流电机电磁噪声方法
技术领域
本发明涉及永磁直流电机，特别是一种降低永磁直流电机电磁噪声方法。
背景技术
车用后雨刮电机是直流永磁电机，一般都安装在乘客舱后部，电机的工作噪声直接影响车上乘员的舒适性。电机的噪声主要由机械噪声和电磁噪声构成，这两种噪声的特点如下：
机械噪声的频率较高，声源易于判断，对噪声的控制难度不大。
电磁噪声频率较低，很容易引起车身部分的共振，使本来声强级别较低噪声变得让乘员不舒服。雨刮器一旦工作起来，那种“嗡嗡”的声音甚至让人感觉烦躁。这种“嗡嗡”声就是电磁噪声，或者说是经车身共振后被放大了的电磁噪声。这种噪声频率较低声，经测试一般在200-400Hz之间。由于频率较低，一是与车身系统的固有频率很接近，很容易引起共振，二是因为频率较低的声音在传播过程中衰减较慢且传播途径不容易被阻隔。
电磁噪声的产生的原因很多，主要以下两大原因：
气隙动态偏心。动态偏心是由转子椭圆、转轴弯曲、铁心与轴承不同心、磁钢装配位置倾斜等原因造成的，造成一边气隙大，另一边气隙小，磁阻沿圆周产生周期变化，使基波磁势增加了一个谐波分量，谐波次数，随着转子转动，偏心位置在不断改变，引起了旋转频率的单边磁场拉力而产生噪声。
磁钢的表面磁通密度分布不理想。雨刮电机一般采用瓦形磁钢，其表面磁通分布曲线一般都呈马鞍型。这种两边高中间低磁密分布会使电枢绕组导线在切割磁力线时受到冲击，导致震动。而理想的表面磁密分布是正弦分布，电枢在转动中切割磁力线时，因磁力线由疏到密再由密到疏的分布是很平滑地过度的，电枢的转动会因此变得较为平稳。
电机制造商们通常是采用提高电机主要部件的位置精度、采用斜槽电枢等办法来抑制电磁噪声，但无疑会大大增加电机制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低永磁直流电机电磁噪声方法，利用该方法改变瓦形磁钢形状，达到降低永磁直流电机电磁噪音的目的。
本发明是由以下技术方案构成的：一种降低永磁直流电机电磁噪声方法，其方法是改变瓦形磁钢形状，使瓦形磁钢表面磁通密度分布接近正弦分布，或者在磁钢长度方向呈阶梯分布，降低电枢转动时发生的电磁振动，从而降低电磁噪声。
改变瓦形磁钢的形状有多种方法：方法一是瓦形磁钢两侧面A和侧面B沿瓦形磁钢圆孤的圆周方向倾斜一个角度α，侧面A和侧面B的倾斜方向相反，倾斜的角度α一致；方法二是瓦形磁钢两侧面C和侧面D向拱高方向倾斜一个角度β，侧面C和侧面D的倾斜方向相反，倾斜的角度β一致；方法三是瓦形磁钢内圆孤和外圆孤的圆心不在同一点，两圆心之距离e大于零，这样的瓦形磁钢中部较厚，边缘较薄。
方法一、方法二这两种形状瓦形磁钢侧面的倾斜使瓦形磁钢在整体上具有了更均匀的表面磁通密度分布，而这种分布是在瓦形磁钢长度范围内通过每个截面相同的分布状态错位排布；方法三这种形状的瓦形磁钢中部厚度大于两侧，这样的外形特征使磁钢的表面磁密分布更接近正弦分布
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
改变瓦形磁钢形状，使磁钢表面磁通密度分布接近正弦分布，或者在磁钢长度方向呈阶梯分布，从而使电枢绕组导体每次在切割磁力线时变得均匀。这样可降低因零部件装配后的位置误差对电磁噪声的敏感程度，也就是说，只要采用这种特殊形状的瓦形磁钢，其余零部件不作任何改进，对电磁噪声的抑制效果都很有效。
改变瓦形磁钢的形状有多种方法。图1～图4表示的是磁钢两侧边向中部沿圆周方向倾斜一个角度，两侧边倾斜的方向相反。图5～图8表示的是磁钢两侧边向拱高方向倾斜一个角度，两侧边各倾斜的方向相反。图9～图12表示的是磁钢内、外弧不同心。
无论采用上述哪一种改型的磁钢，电机电磁噪声的降噪效果都明显，当使用这种磁钢的电机和普通磁钢电机安装在车身上测试对比结果尤其明显。
采用上述改型磁钢后，电机空载下的转速会升高3-5％。
无论采用上述哪种改型磁钢，电机的气隙都可进一步减小。
附图说明
图1为磁钢两侧面向中部方向对称倾斜改变形状的轴侧图。
图2为图3的B-B向剖视图。
图3为图1的俯视图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为磁钢两侧面向拱高方向倾斜改变形状的轴侧图。
图6为图7的C-C剖视图。
图7为图5的俯视图。
图8为图7的D-D剖视图。
图9为磁钢内外弧不同心改变形状的轴侧图。
图10为图11的E-E剖视图。
图11为图9的俯视图。
图12为图11的F-F剖视图。
图中：1、侧面A，2、侧面B，3、侧面C，4、侧面D，5、内圆弧，6、外圆弧。
具体实施方式：如图1-12所示，
本发明通过改变磁钢形状降低汽车后雨刮电机电磁噪声给出实施实例。
实施该发明，就是把磁钢加工成图1、图5、图9的任何一种，然后像通常装配普通瓦形磁钢一样，将改变了形状的磁钢装配在电机壳体内。电机的电磁噪声已经得到抑制。
本发明的具体实施实际上是确定磁钢改变形状的参数。现将上述三种改变磁钢形状的方式陈述如下：
图1所示磁钢。
磁钢侧面A1和侧面B2沿磁钢圆弧的圆周方向倾斜，侧面A1和侧面B2的倾斜方向正好相反，但倾斜的角度α必须一致，一致性越高降噪效果愈显著。角度α的数值按经验在4～6度之间选取。
图5所示磁钢。
磁钢侧面C3和侧面D4向磁钢拱高方向倾斜，侧面C3和侧面D4倾斜方向正好相反，倾斜角度β必须一致，同样，一致性越高降噪效果愈显著。倾斜角度β的数值按经验在4～6度之间选取。
图9所示磁钢。
磁钢的内圆弧5和外圆弧6的圆心不在同一点，两圆心之距离e大于零，这样的磁钢中部较厚，边缘较薄。这种形状的磁钢所得到效果是：选择不同的e值，电枢铁心感受到的有效表面磁通分布接近或远离正弦分布状态。根据电机的具体情况，适当选择内圆弧半径R1、外圆弧半径R2，偏心距e的数值组合，可得到较满意的降噪效果。

Claims (3)

1.一种降低永磁直流电机电磁噪声方法，其特征在于：其方法是改变瓦形磁钢形状，使瓦形磁钢表面磁通密度分布接近正弦分布，或者在磁钢长度方向呈阶梯分布，降低电枢转动时发生的电磁振动，从而降低电磁噪声。
2.根据权利要求1所述的一种降低永磁直流电机电磁噪声方法，其特征在于：改变瓦形磁钢的形状有多种方法：方法一是瓦形磁钢两侧面A(1)和侧面B(2)沿瓦形磁钢圆孤的圆周方向倾斜一个角度α，侧面A(1)和侧面B(2)的倾斜方向相反，倾斜的角度α一致；方法二是瓦形磁钢两侧面C(3)和侧面D(4)向拱高方向倾斜一个角度β，侧面C(3)和侧面D(4)的倾斜方向相反，倾斜的角度β一致；方法三是瓦形磁钢内圆孤(5)和外圆孤(6)的圆心不在同一点，两圆心之距离e大于零，这样的瓦形磁钢中部较厚，边缘较薄。
3.根据权利要求2所述的一种降低永磁直流电机电磁噪声方法，其特征在于：方法一、方法二这两种形状瓦形磁钢侧面的倾斜使瓦形磁钢在整体上具有了更均匀的表面磁通密度分布，而这种分布是在瓦形磁钢长度范围内通过每个截面相同的分布状态错位排布；方法三这种形状的瓦形磁钢中部厚度大于两侧，这样的外形特征使磁钢的表面磁密分布更接近正弦分布。
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