降低小型永磁无刷直流电动机噪声的研究

【摘要】永磁无刷直流电机既具有交流电机结构简单、运行可靠等优点,又具有直流电机效率高、无励磁电流和调速性能好等优点,是目前发展最快的一类电机,在家用电器、电动汽车、航空以及电力系统传动控制领域等工业领域得到了广泛的应用。但是无刷直流电机运行中系统产生的振动和噪声,在一定程度上限制了无刷直流电机的应用和推广。目前国内外对电机噪声的研究主要集中在异步电机和电励磁同步电机,针对无刷直流电机振动和噪声的研究却不多。无刷直流电机气隙中的磁密决定了感应电动势的波形与幅值,而定子绕组中的感应电动势决定了无刷直流电机的性能。一定范围内永磁体的边缘削角不仅可以节省永磁材料,降低成本,还能有效消弱齿槽转矩,改善无刷直流电机的气隙磁场,通过改善气隙磁场波形,减小因各次谐波磁场相互作用所产生的径向力波,降低电磁噪声。此外,有效的电机控制电路可有效抑制换向电流的突变和电机运行中产生的转矩脉动,对降低无刷直流电机的振动和噪声具有工程应用价值。因此,本文结合永磁无刷直流电机的本体结构以及控制电路对一款存在振动和噪声的用于家用电器设备的永磁无刷直流电机进行分析与研究。一方面通过解析法分析永磁体不同削角与气隙磁场、齿槽转矩之间的关系,利用电磁场有限元分析软件Ansys中的Maxwell2D对永磁体不同尺寸的边缘削角进行对比与分析,找出最佳的削角；另一方面,采用具有自动超前角功能,且噪声小、效率高的TB6556FG芯片和IPM模块TP4124AK,实现180°正弦波控制永磁无刷直流电机。最后,制作了样机并进行测试,测试结果与仿真计算结果很接近,不仅明显地抑制了电机的振动和噪声,还提高了逆变功率因素,目前该方案已成功应用于一款家用电器设备中。
【作者】陈治宇；
【导师】黄开胜；
【作者基本信息】广东工业大学，电气工程，2014，硕士
【关键词】永磁无刷直流电动机；TB6556FG；电磁噪声；有限元分析；降噪；

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