CN103490528B - 一种基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法，其特征是：设定：爪极发电机N极和S极的各爪极沿轴向的伸出端在沿径向上的截面所在平面为S面；所述爪极沿轴向的伸出端在所述S面中分别形成有外圆弧线和内圆弧线；令：外圆弧线的圆心为O点，外圆弧线的中点为A点，内圆弧线的圆心为O′点，则O′点是位于OA连线在O点所在一端的延长线上，与O点距离为Δh。本发明相比于外圆弧线和内圆弧线的同心设置，改善了气隙磁密分布，使得各爪极所对应的气隙磁密波形更趋于正弦，从而削弱气隙磁场谐波所引起的转矩脉动，进而降低了汽车爪极发电机的电磁振动和噪声。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法，特别是一种基于减少汽车爪极发电机转矩脉动来降低其电磁振动和噪声的方法。
背景技术
由于汽车爪极发电机磁极结构的特殊性，导致其气隙磁场存在大量的谐波成分，特别是低阶的磁场谐波所引起的转矩脉动容易产生较大的电磁振动和噪声,当转矩脉动的频率与定子或转子的机械共振频率一致时，汽车发电机的振动和噪声将被放大。目前控制汽车爪极发电机电磁振动和噪声的方法主要从气隙径向电磁力波和模态频率入手，分析各种极槽配合可能存在的电磁力波次数并计算电机结构各阶径向模态频率，在保证力学性能指标要求的前提下尽量选择各次电磁力波最高频率低于并远离电机结构相应径向各阶模态频率的极槽配合。但是在已有的汽车发电机中，即使对极槽配合做出合理的选择仍然存在较大的电磁振动噪声，原因是没有单独改变汽车发电机的磁极参数来进一步削弱其转矩脉动，因此还留有较大的电磁振动噪声存在。目前汽车发电机的磁极参数还不是很合理，即每个爪极伸出端沿周向为等厚度分布，此时各爪极所对应的气隙磁密波形更加趋于矩形波而不是正弦波。所以，如何优化汽车爪极发电机磁极参数，使得电机每个爪极所对应的气隙磁密波形更加趋于正弦，从而削弱其转矩脉动，降低其电磁振动和噪声已成为设计制造高性能汽车发电机的迫切需要。但是，迄今还没有相关技术方案的公开报导。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法，通过改变原有爪极磁极参数，改善各爪极所对应的气隙磁密波形，使其更加趋于正弦波，以期可以削弱汽车爪极发电机的转矩脉动，进而有效降低汽车发电机的电磁振动和噪声。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法，其特点在于：
设定：爪极发电机N极和S极的各爪极沿轴向的伸出端在沿径向上的截面所在平面为S面；所述爪极沿轴向的伸出端在所述S面中分别形成有外圆弧线和内圆弧线；令：外圆弧线的圆心为O点，外圆弧线的中点为A点，内圆弧线的圆心为O′点，则O′点是位于OA连线在O点所在一端的延长线上，与O点距离为Δh。S截面可以是各爪极沿轴向任意位置上的截面。
本发明基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法，其特点也在于：令各爪极沿轴向的伸出端前端面厚度最大值为b1，根部端面厚度最大值为b2，则Δh=4%～5%(b1+b2)。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明将爪极发电机各爪极沿轴向的伸出端在沿径向上的截面所在平面上形成的内圆弧线所对应的圆心设置于外圆弧线中点与外圆弧线圆心连线、位于外圆弧线圆心所在一端的延长线上，相比于外圆弧线和内圆弧线的同心设置，改善了气隙磁密分布，使得各爪极所对应的气隙磁密波形更趋于正弦，从而削弱气隙磁场谐波所引起的转矩脉动，进而降低了汽车爪极发电机的电磁振动和噪声。
附图说明
图1为本发明汽车发电机爪极沿轴向的伸出端在沿径向上的截面示意图；
图2为本发明汽车发电机爪极沿轴向的伸出端在沿轴向最大厚度处的截面示意图。
具体实施方式
本实施例基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法是：
如图1所示，设定：爪极发电机N极和S极的各爪极沿轴向的伸出端在沿径向上的截面所在平面为S面；爪极沿轴向的伸出端在S面中分别形成有外圆弧线和内圆弧线（图1中实线表示的内圆弧线）；令：外圆弧线的圆心为O点，外圆弧线的中点为A点，内圆弧线的圆心为O′点，则O′点是位于OA连线在O点所在一端的延长线上，与O点距离为Δh。S截面是各爪极沿轴向任意位置上的截面。与现有圆心O′与圆心O位于同一点（图1中虚线表示的内圆弧线）、各爪极伸出端沿周向等厚分布相比，本设计可以使各爪极沿轴向的伸出端在沿径向上呈现两端薄中间厚，hm为爪极伸出端所取径向截面中线处的厚度，hm′(θ)为与对称中心线OA夹角为θ时的截面厚度，其中hm>h′m(θ)。
如图2所示为爪极沿轴向的伸出端在沿轴向最大厚度处的截面示意图，令各爪极沿轴向的伸出端前端面厚度最大值为b1，根部端面厚度最大值为b2。由于汽车爪极发电机中b1比较小，当Δh较大时，会使爪极沿轴向的伸出端前端面在S面形成的内圆弧线与外圆弧线相交；而当Δh过小时，气隙磁密波形基本不受影响。经过实验分析，当Δh=4%～5%(b1+b2)最为合适。
本实施例将爪极发电机各爪极沿轴向的伸出端在沿径向上的截面所在平面上形成的内圆弧线所对应的圆心设置于外圆弧线中点与外圆弧线圆心连线、位于外圆弧线圆心所在一端的延长线上，相比于外圆弧线和内圆弧线的同心设置，改善了气隙磁密分布，使得各爪极所对应的气隙磁密波形更趋于正弦，从而削弱气隙磁场谐波所引起的转矩脉动，进而降低了汽车爪极发电机的电磁振动和噪声。
具体实施中，可以通过对原有爪极发电机进行简单加工来实现。
通过对一台14V/1kW的常规汽车爪极发电机进行实验分析，该汽车发电机爪极的b1=3.8mm，b2=9.45mm，爪极伸出端长度L=27.2mm。按本实施例的方法改变汽车发电机爪极伸出端径向截面的下弧线所对应的圆心位置，使得所述偏移距离Δh=4.5%(b1+b2)，即Δh≈0.6mm。当电机工作在额定转速6000r/min时，电磁噪声降低了3dB。
Claims (1)
1.一种基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法，其特征是：
设定：爪极发电机N极和S极的各爪极沿轴向的伸出端在沿径向上的截面所在平面为S面；所述爪极沿轴向的伸出端在所述S面中分别形成有外圆弧线和内圆弧线；令：外圆弧线的圆心为O点，外圆弧线的中点为A点，内圆弧线的圆心为O′点，则O′点是位于OA连线在O点所在一端的延长线上，与O点距离为Δh；
令各爪极沿轴向的伸出端前端面厚度最大值为b1，根部端面厚度最大值为b2，则Δh＝4.5％(b1+b2)。
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| CN201310442760.3A CN103490528B (zh) | 2013-09-25 | 2013-09-25 | 一种基于磁极偏心的降低汽车爪极发电机电磁振动噪声的方法 |
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Publications (2)
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| CN103490528A CN103490528A (zh) | 2014-01-01 |
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Country Status (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2013
- 2013-09-25 CN CN201310442760.3A patent/CN103490528B/zh active Active
Non-Patent Citations (3)
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|---|
| 汽车用爪极发电机建模及优化技术研究;鲍晓华;《中国博士学位论文全文数据库工程科技II辑》;20080515;全文 * |
| 磁极偏心削弱永磁电机激振力波方法;张冉;《中国电机工程学报》;20100925;C042-4，全文 * |
| 空调压缩机用永磁同步电动机的研究;王洁;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技II辑》;20070415;C042-38，正文第42-44页 * |
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| CN103490528A (zh) | 2014-01-01 |
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