李吉程, 王愛元, 王成敏, 殷世雄

(上海電機(jī)學(xué)院 電氣學(xué)院,上海 201306)

0 引言

內(nèi)置式永磁同步電機(jī)(IPMSM)是將永磁體放置于轉(zhuǎn)子內(nèi)部的一種永磁同步電機(jī),與表貼式永磁同步電機(jī)相比,內(nèi)置式永磁同步電機(jī)永磁體不易脫落、結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,在轉(zhuǎn)速較高的情況下也可以克服離心力。與其他類型的電機(jī)相比,IPMSM具有噪聲小、質(zhì)量輕以及效率高等優(yōu)點(diǎn)。隨著用戶對(duì)電機(jī)性能要求的提高,進(jìn)一步對(duì)電機(jī)的輸出性能、振動(dòng)以及噪聲等的要求更加嚴(yán)格。

文獻(xiàn)[1]以電機(jī)的噪聲、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)作為優(yōu)化目標(biāo),使用響應(yīng)面法確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù),并對(duì)優(yōu)化前后的電磁振動(dòng)噪聲進(jìn)行了仿真對(duì)比,結(jié)果顯示該方法優(yōu)化后電機(jī)噪聲和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減少較為明顯。文獻(xiàn)[2]對(duì)單、雙層永磁體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的IPMSM進(jìn)行了對(duì)比分析,分析結(jié)果顯示雙層永磁體轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的IPMSM電磁性能和噪聲性能均更好。文獻(xiàn)[3]提出了一種混合正交序列的田口優(yōu)化方法來減小電機(jī)徑向電磁力,試驗(yàn)表明,該方法可以有效降低電機(jī)的徑向電磁力。文獻(xiàn)[4]中提出了一種新型順極永磁電機(jī),與傳統(tǒng)的混合極永磁電機(jī)相比,該類型電機(jī)擁有相同的轉(zhuǎn)矩、效率以及更好的弱磁能力。文獻(xiàn)[5]使用了一種模糊推理田口法將多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單一目標(biāo),從而獲得電機(jī)的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)組合。有限元仿真表明,該方法與傳統(tǒng)田口法相比,各性能指標(biāo)均得到更大的提升。文獻(xiàn)[6]提出了一種spoke-type轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,在保證電機(jī)輸出特性不變的情況下,該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)能夠有效減少永磁體的使用量。文獻(xiàn)[7]研究了V型內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的氣隙形狀對(duì)電機(jī)性能的影響,通過有限元軟件分析了平均轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和鐵心損耗。結(jié)果表明:改變內(nèi)置式永磁同步電機(jī)V形槽的氣隙形狀可以有效地降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和定子鐵心損耗。文獻(xiàn)[8]對(duì)無軸承永磁同步電機(jī)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化,使用了一種結(jié)合響應(yīng)面法和粒子群算法的優(yōu)化方法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明,平均轉(zhuǎn)矩、平均懸浮力均有所增加,轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、懸浮力脈動(dòng)都有一定的減少。文獻(xiàn)[9]使用了一種改進(jìn)的Taguchi法對(duì)潛艇用電機(jī)的永磁體進(jìn)行了改善,提升了電機(jī)的效率和穩(wěn)定性,降低了齒槽轉(zhuǎn)矩。文獻(xiàn)[10]基于有限元分析法對(duì)永磁同步電機(jī)的永磁體形狀、氣隙寬度等進(jìn)行了改善,通過有限元驗(yàn)證,優(yōu)化后的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、渦流損耗等均有所減少。文獻(xiàn)[11]使用了一種改進(jìn)迭代田口法對(duì)永磁同步電機(jī)的氣隙長(zhǎng)度、磁極厚度等進(jìn)行了優(yōu)化,以轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)矩效率作為優(yōu)化目標(biāo),最后通過有限元仿真表明改進(jìn)田口迭代法比未改進(jìn)的田口迭代法優(yōu)化效果更明顯。文獻(xiàn)[12]使用了一種擬牛頓法和貫序田口法相結(jié)合的方法對(duì)電機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化,通過有限元仿真驗(yàn)證了優(yōu)化后的電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低,并且電機(jī)的效率、功率因數(shù)也有一定的提升。文獻(xiàn)[13]揭示了氣隙磁場(chǎng)的諧波對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響,提出了一種部分反余弦削極技術(shù)來來削弱氣隙磁場(chǎng)的諧波,達(dá)到削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的目的,進(jìn)而達(dá)到削弱轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的,通過試驗(yàn)和仿真表明該方法有效。文獻(xiàn)[14]研究了磁極偏心對(duì)混合勵(lì)磁電機(jī)振動(dòng)噪聲的影響。文獻(xiàn)[15]研究了轉(zhuǎn)子開輔助槽和轉(zhuǎn)子分段斜極對(duì)電機(jī)噪聲的影響。文獻(xiàn)[16]提出了一種新的混合解析法對(duì)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行建模,此方法有效處理了氣隙磁場(chǎng)建模過程中存在的共性問題,提升了電機(jī)局部?jī)?yōu)化的效率和準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)[17]使用迭代法對(duì)單相感應(yīng)電機(jī)的定子尺寸、轉(zhuǎn)子尺寸進(jìn)行優(yōu)化,通過對(duì)優(yōu)化前后的電機(jī)進(jìn)行有限元分析,結(jié)果表明優(yōu)化后電機(jī)的運(yùn)行性能得到了有效改善。文獻(xiàn)[18]采用參數(shù)分層設(shè)計(jì)與響應(yīng)曲面法相結(jié)合的方法對(duì)非對(duì)稱V型IPMSM進(jìn)行優(yōu)化,通過有限元軟件分析,結(jié)果表明該方法可以有效降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),并且提升電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度。。

為了研究不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對(duì)IPMSM電磁性能及噪聲性能的影響,本文以8極48槽IPMSM作為研究對(duì)象,在永磁體使用量完全相同的情況下,分別建立了單層無隔磁橋、單層有隔磁橋、雙層無隔磁橋以及雙層有隔磁橋四種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)模型。首先對(duì)四種電機(jī)的凸極率、輸出轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等電磁性能進(jìn)行比較分析;其次對(duì)電機(jī)進(jìn)行了模態(tài)分析;最后比較了四種電機(jī)的振動(dòng)響應(yīng)和噪聲特性。

1 電磁及噪聲相關(guān)理論分析

根據(jù)電機(jī)學(xué)相關(guān)理論,IPMSM向量圖如圖1所示[19]。

圖1 IPMSM向量圖Fig.1 IPMSM vector graph

根據(jù)圖1可以推導(dǎo)出其基本電磁關(guān)系:

(1)

φ=θ-ψ

(2)

Usinθ=IqXaq+IdR1

(3)

Ucosθ=E0-IdXad+IqR1

(4)

式中:ψ為內(nèi)功率因數(shù)角;θ為功率角;φ為負(fù)載功率因數(shù)角;E0為空載反電勢(shì);U為相電壓;I1為定子相電流;R1為定子繞組相電阻。

聯(lián)立式(3)、式(4)可以得到定子電流的直軸分量Id、交軸分量Iq,如式(5)、式(6)所示:

(5)

(6)

定子相電流為

(7)

I1cosφ=I1cos(θ-ψ)=Idsinθ+Iqcosθ

(8)

P1=mUI1cosφ

(9)

將式(5)、(6)、(8)代入式(9)得:

(10)

因?yàn)槎ㄗ与娮鑂1遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直軸電抗Xad、交軸電抗Xaq,所以定子電阻可以忽略,式(10)可以簡(jiǎn)化為式(11),電磁轉(zhuǎn)矩也可以表示為式(12)。

(11)

Tm+Tr

(12)

式中:Xad、Xaq分別為直、交軸同步電抗;Id、Iq分別為直、交軸電樞電流;p、Ω、m、ω分別為極對(duì)數(shù)、機(jī)械角速度、相數(shù)、電角速度。

IPMSM交、直軸定義圖如圖2所示。圖中,d軸為直軸,q軸為交軸。

圖2 IPMSM交、直軸定義圖Fig.2 IPMSM definition diagram of d-axis and q-axis

IPMSM在d-q坐標(biāo)系下,其直軸磁鏈ψd、交軸磁鏈ψq分別如式(13)、(14)所示,電磁轉(zhuǎn)矩Te如式(15)所示:

ψd=Ldid+ψf

(13)

ψq=Lqiq

(14)

(15)

式中:ψd、id、Ld分別為定子磁鏈、定子電流、定子電感的d軸分量;ψq、iq、Lq分別為定子磁鏈、定子電流、定子電感的q軸分量;ψf為永磁體磁鏈;Tm、Tr、Te分別為電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)矩、磁阻轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩。

由式(13)、(14)、(15)可以得到直軸電感、交軸電感,分別為式(16)、(17)。

(16)

(17)

電磁振動(dòng)是電機(jī)振動(dòng)噪聲的主要來源,氣隙磁場(chǎng)中的徑向電磁力作用在定子上會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),進(jìn)而產(chǎn)生噪聲。因此徑向電磁力和氣隙磁密的分析是削弱電機(jī)噪聲的重要部分。

與電機(jī)有關(guān)的振動(dòng)加速度公式為

(18)

式中:A為振動(dòng)加速度幅值;C為電機(jī)不平衡電磁力波;K為振動(dòng)系數(shù),是一個(gè)常量;R為不平衡電磁力波振動(dòng)階次。

根據(jù)電機(jī)相關(guān)理論,電機(jī)電磁力可以表示為

(19)

式中:pn為徑向電磁力波:br為氣隙磁密的徑向分量;t為時(shí)間;bt為氣隙磁密的切向分量,其數(shù)值較小,可以忽略;β為轉(zhuǎn)子空間的機(jī)械角度;μ0為真空磁導(dǎo)率。

氣隙磁密的徑向分量為氣隙磁勢(shì)f(β,t)和磁導(dǎo)λ(β,t)的乘積,如式(20)所示:

br(β,t)=f(β,t)×λ(β,t)

(20)

當(dāng)電機(jī)空載時(shí),不考慮電樞反應(yīng),則氣隙磁勢(shì)由轉(zhuǎn)子磁勢(shì)產(chǎn)生,即:

(21)

式中:μ為磁勢(shì)的諧波次數(shù);ω為角頻率;p為極對(duì)數(shù);Fμ為轉(zhuǎn)子磁勢(shì),由勵(lì)磁繞組和永磁體產(chǎn)生。

(22)

由式(18)可以看出,振動(dòng)加速度的幅值與電磁力幅值成正比,與電機(jī)電磁力空間階次的四次方負(fù)相關(guān),這表明的階次低、幅值大的力波應(yīng)是重點(diǎn)分析對(duì)象。式(21)、(22)中證明,主極磁場(chǎng)諧波磁密幅值Bμ是決定徑向電磁力大小的主要因素,徑向電磁力諧波含量較高一般是因磁密諧波含量較高導(dǎo)致。

因此,要削弱電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲,削弱電機(jī)氣隙磁密諧波含量尤為關(guān)鍵。

為維護(hù)歐盟內(nèi)部金融穩(wěn)定，確保在銀行業(yè)危機(jī)時(shí)期，有效地清算處置金融機(jī)構(gòu)，歐盟成立風(fēng)險(xiǎn)處置委員會(huì)，設(shè)立專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)處置基金，用于問題銀行的風(fēng)險(xiǎn)處置，各國(guó)層面的存款保險(xiǎn)制度實(shí)際上只起到了付款箱的作用。其他國(guó)家也存在設(shè)立金融機(jī)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)處置基金和存款保險(xiǎn)基金的做法。如，德國(guó)2010年設(shè)立專項(xiàng)基金，專門用于問題銀行的風(fēng)險(xiǎn)處置，包括提供過橋貸款、進(jìn)行股權(quán)收購(gòu)等。

2 模型建立與性能分析

2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

電機(jī)的基本參數(shù)如表1所示,本文設(shè)計(jì)了四臺(tái)內(nèi)置式永磁同步電機(jī)[20-21],其橫截面如圖3所示。四臺(tái)IPMSM使用相同的定子結(jié)構(gòu)、繞組;其轉(zhuǎn)子使用相同的永磁體材料N48UH,且永磁體材料的使用量、軸向長(zhǎng)度完全相同;硅鋼片材料使用B27AVH1400。圖3(a)為單層V形無隔磁橋IPMSM,圖3(b)為單層V形有隔磁橋IPMSM,圖3(c)為雙層V形無隔磁橋IPMSM,圖3(d)為雙層V形有隔磁橋IPMSM。

表1 IPMSM基本參數(shù)Tab.1 IPMSM basic parameters

圖3 電機(jī)橫截面圖Fig.3 Cross sectional view of motor

2.2 電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩分析

從式(12)、(15)中可以看出IPMSM的電磁轉(zhuǎn)矩主要包含兩部分:一是永磁轉(zhuǎn)矩;二是磁阻轉(zhuǎn)矩。在永磁體使用量受到限制的情況下, 永磁轉(zhuǎn)矩不易提升,可以利用磁阻轉(zhuǎn)矩來提升電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。提升電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩,有利于提升電機(jī)的過載能力和功率密度,有利于電機(jī)的弱磁擴(kuò)速。電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩和電機(jī)的凸極率往往成正比,電機(jī)的凸極率ε可以用d軸電感Ld和q軸電感Lq表示為

(23)

通過有限元仿真得到的圖3所示的四種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)在沒有永磁體的情況下,d軸磁鏈ψd和q軸磁鏈ψq的輸出如圖4和圖5所示。因?yàn)闆]有永磁體,所以永磁體磁鏈ψf=0,通過計(jì)算Ld、Lq和ε的均值得到結(jié)果如表2所示。從表2可以看出,電機(jī)在不同轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)下其凸極率也是不同的,電機(jī)a、b、c、d的凸極率依次升高,磁阻轉(zhuǎn)矩也隨之依次增大。其中,電機(jī)d的凸極率最高,磁阻轉(zhuǎn)矩最大。

表2 電感及凸極率的均值Tab.2 Average value of inductance and salient pole

圖4 d軸磁鏈Fig.4 Flux linkage of d-axis

圖5 q軸磁鏈Fig.5 Flux linkage of q-axis

2.3 輸出性能分析

電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的重要來源,若是電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大,振動(dòng)和噪聲也會(huì)隨之過大,會(huì)影響乘客的舒適度。所以在電機(jī)設(shè)計(jì)過程中總是希望電機(jī)擁有較小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)Kmb可以表示為式(24):

(24)

式中:Tmax、Tmin、Tavg分別為最大輸出轉(zhuǎn)矩、最小輸出轉(zhuǎn)矩、平均輸出轉(zhuǎn)矩。

圖6為在轉(zhuǎn)速為5 000 r/min時(shí)四種結(jié)構(gòu)的電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,表3為四種結(jié)構(gòu)的電機(jī)的平均輸出轉(zhuǎn)矩Tavg和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)Kmb。從表3可以看出,電機(jī)d的輸出轉(zhuǎn)矩最高且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小;電機(jī)a、c的輸出轉(zhuǎn)矩較高,但是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大;電機(jī)b的輸出轉(zhuǎn)矩小,且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大。

表3 各電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)Tab.3 Output torque and torque ripple of each motor

圖6 電機(jī)a、b、c、d的輸出轉(zhuǎn)矩Fig.6 Output torque of a, b, c, d

如圖7所示,在轉(zhuǎn)速0～10 000 r/min下,電機(jī)d的輸出轉(zhuǎn)矩最高,按照輸出轉(zhuǎn)矩的大小從高到低依次為電機(jī)d、c、a、b,與從圖6和表3中得出的結(jié)論一致。

圖7 四種電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下輸出轉(zhuǎn)矩Fig.7 Output torque of four types of motors at different speeds

圖8為四種電機(jī)的空載反電勢(shì)的快速傅里葉變換結(jié)果。諧波畸變率是電氣相關(guān)行業(yè)中表示波形畸變程度的一個(gè)性能參數(shù)。諧波畸變率越高,電機(jī)的噪聲和不穩(wěn)定性增加得越快;諧波畸變率越低,則電機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定。諧波畸變率可以表示為式(25),即:

圖8 空載反電勢(shì)的諧波含量Fig.8 Harmonic distortion of no-load back electromotive force

(25)

式中:THD為諧波畸變率;Unrms為諧波的均方根值;Ulrms為基波的有效值。通過式(25)計(jì)算,得到結(jié)果如表4所示。從表4中可以看出,電機(jī)a、c、b、d的諧波畸變率依次降低,其穩(wěn)定性依次升高。

表4 空載反電勢(shì)的諧波畸變率Tab.4 Harmonic distortion rate of no-load back electromotive force

2.4 徑向電磁力分析和模態(tài)分析

對(duì)電機(jī)a進(jìn)行有限元仿真得到其氣隙磁密波形如圖9所示,用同樣的方法得到電機(jī)b、c、d的氣隙磁密波形。對(duì)電機(jī)a、b、c、d的氣隙磁密波形進(jìn)行傅里葉變換得到圖10,根據(jù)式(25)計(jì)算其諧波畸變率THD,得到結(jié)果如表5所示。從表5中可以看出,電機(jī)d的諧波畸變率最低、穩(wěn)定性最好,電機(jī)b、a、c、d諧波畸變率依次降低。

表5 徑向氣隙磁密諧波畸變率Tab.5 Harmonic distortion rate of radial air gap magnetic density

圖9 電機(jī)a氣隙磁密Fig.9 Air gap magnetic density of motor a

圖10 氣隙磁密諧波含量對(duì)比Fig.10 Comparison of harmonic content of air gap magnetic density

模態(tài)分析是研究電機(jī)徑向電磁力和噪聲的重要步驟,因?yàn)楫?dāng)電機(jī)徑向電磁力階次與定子模態(tài)階數(shù)相同且電機(jī)定子的固有頻率和徑向電磁力密度諧波的頻率相同或相近時(shí)會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生共振。通過有限元仿真得到定子模態(tài)的固有頻率如圖11所示。徑向電磁力的基波頻率為333.33 Hz,徑向電磁力的第2、4、6、8、10次諧波幅值較大,定子模態(tài)的第2、3次模態(tài)的固有頻率分別和徑向電磁力第2、6次諧波的頻率相差不大,因此有可能會(huì)產(chǎn)生共振。

圖11 定子模態(tài)的固有頻率Fig.11 Natural frequency of stator mode

通過有限元分析得到電機(jī)a的徑向電磁力的三維分布圖如圖12所示,用同樣的方法得到電機(jī)b、c、d的徑向電磁力三維分布圖。通過對(duì)電機(jī)a、b、c、d的徑向電磁力三維分布圖進(jìn)行快速傅里葉變換,得到圖13。從圖13中可以看出第14、16、18次諧波幅值較小且相差不大。電機(jī)a、b、c、d的第2、6、8、10、12次諧波幅值依次減小,電機(jī)b、a、c、d的4次諧波幅值依次減小?？傮w來看,電機(jī)a、b、c、d的噪聲削弱效果依次升高,電機(jī)d的噪聲削弱效果最好。

圖12 電機(jī)a徑向電磁力密度Fig.12 Radial electromagnetic force density of motor a

圖13 徑向電磁力諧波對(duì)比Fig.13 Comparison of radial electromagnetic force harmonics

2.5 噪聲分析

從上述中分析得出,電機(jī)定子極有可能會(huì)產(chǎn)生共振,導(dǎo)致比較嚴(yán)重的振動(dòng)響應(yīng)。電機(jī)a振動(dòng)噪聲計(jì)算的有限元模型如圖14所示,電機(jī)b、c、d的噪聲計(jì)算的有限元模型類似,在此不一一列舉。通過有限元仿真得到電機(jī)a、b、c、d的振動(dòng)加速度和噪聲如圖15和圖16所示,圖中f為基頻。2倍頻和6倍頻分別接近定子模態(tài)的2階固有頻率和3階固有頻率;10倍頻、12倍頻對(duì)應(yīng)電機(jī)的一階齒諧波頻率,所以電機(jī)的2倍頻、6倍頻、10倍頻、12倍頻產(chǎn)生較大的振動(dòng)加速度和聲輻射功率。在2倍頻、6倍頻、8倍頻、10倍頻、12倍頻、18倍頻下,電機(jī)a、b、c、d的振動(dòng)加速度的和聲輻射功率依次遞減。在4倍頻、8倍頻、16倍頻、18倍頻下,電機(jī)a、b、c、d的振動(dòng)加速度的和聲輻射功率幅值較小且相差不大?？傮w來看,與前文分析的徑向電磁力結(jié)果相對(duì)應(yīng),電機(jī)d的噪聲削弱效果最好。

圖14 電機(jī)a振動(dòng)噪聲計(jì)算的有限元模型Fig.14 Finite element model for vibration and noise calculation of motor a

圖15 振動(dòng)加速度對(duì)比Fig.15 Comparison of vibration acceleration

圖16 聲輻射功率對(duì)比圖Fig.16 Comparison of sound radiation power

3 結(jié)語

本文在永磁體使用量完全相同的情況下分別設(shè)計(jì)了圖3中四種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī),并利用有限元仿真軟件對(duì)電機(jī)的電磁性能和噪聲性能等進(jìn)行了對(duì)比分析,得出了以下結(jié)論:

(1) 單層無隔磁橋、單層有隔磁橋、雙層無隔磁橋以及雙層有隔磁橋轉(zhuǎn)子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的IPMSM的凸極率依次增大,磁阻轉(zhuǎn)矩依次增加。雙層有隔磁橋的IPMSM輸出轉(zhuǎn)矩最高且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小;無隔磁橋的IPMSM輸出轉(zhuǎn)矩較高,但是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大。單層有隔磁橋轉(zhuǎn)子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩小,且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大。單層無隔磁橋、單層有隔磁橋、雙層無隔磁橋以及雙層有隔磁橋轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)的空載反電勢(shì)的諧波畸變率依次增大,穩(wěn)定性依次升高。

(2) 單層有隔磁橋轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)的諧波畸變率最高、穩(wěn)定性最差。其余三種轉(zhuǎn)子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的諧波畸變率相差不大,因此更為穩(wěn)定。

(3) 幅值較大的徑向電磁力波頻率與電機(jī)模態(tài)的固有頻率相差較大,所以四種電機(jī)都不會(huì)發(fā)生共振。通過對(duì)四種電機(jī)的徑向電磁力、振動(dòng)加速度以及聲輻射功率分析,發(fā)現(xiàn)四種電機(jī)的徑向電磁力、振動(dòng)加速度以及聲輻射功率基本相對(duì)應(yīng),雙層有隔磁橋轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)的噪聲性能最好。