本書全面闡述了永磁電機電磁振動的產(chǎn)生機理，從理論層面深入分析了電磁力波及電磁振動的來源，揭示了電磁力波的諧波特征及對電機振動的影響規(guī)律；提出了永磁電機電磁振動的半解析計算方法，構(gòu)建了高效高精度電磁振動計算平臺；針對車用電機，闡明了分段斜極下電磁力波的變化規(guī)律及對電機扭振的影響，提出了考慮轉(zhuǎn)子動力學(xué)的車用電機振動分析方法，并針對車用驅(qū)動電機振動噪聲提出了相應(yīng)的抑制方法；針對多相電機電磁振動的特殊問題，揭示了多相電機繞組耦合效應(yīng)對電磁振動的作用機制，提出了切實可行的低振動多相電機繞組設(shè)計方法。
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1.湖北省科技進步一等獎，2017，2021年；
2.中國電力科技進步一等獎，2021年；
目錄
第1章 電機電磁力波與電磁振動概述 1
1.1 電磁力波 2
1.1.1 電磁力波基本特性 2
1.1.2 高頻電磁力波 3
1.1.3 切向與0 階電磁力波 4
1.2 電磁振動計算 4
1.2.1 電磁場及電磁力計算 4
1.2.2 模態(tài)參數(shù)計算 6
1.2.3 電磁響應(yīng)計算 9
1.3 電磁振動抑制 13
1.3.1 電機本體設(shè)計優(yōu)化 14
1.3.2 調(diào)制技術(shù)優(yōu)化 15
第2章 電機電磁力波理論 19
2.1 氣隙磁場 20
2.1.1 磁動勢 20
2.1.2 氣隙磁通密度 23
2.2 氣隙電磁力 32
2.2.1 氣隙電磁力密度 32
2.2.2 電磁力密度諧波特性 34
2.2.3 偏心下電磁力諧波 42
2.3 齒槽結(jié)構(gòu)對氣隙電磁力的影響 43
2.3.1 定子齒電磁力計算 43
2.3.2 定子齒電磁力諧波特性 45
2.3.3 氣隙與定子齒間的電磁力傳遞 47
2.4 0 階電磁力 49
2.4.1 0 階電磁力的產(chǎn)生機理 49
2.4.2 0 階電磁力的頻率特征 50
2.4.3 0 階切向電磁力與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 53
第3章 電磁振動計算 55
3.1 電磁力半解析計算 56
3.1.1 磁導(dǎo)函數(shù) 56
3.1.2 電樞磁動勢 59
3.1.3 氣隙磁通密度 61
3.1.4 定子齒電磁力 63
3.1.5 高頻電磁力 65
3.2 電機機械結(jié)構(gòu)特性與振動傳遞機理 67
3.2.1 鐵心及繞組的正交異性 67
3.2.2 電機模態(tài)分析 70
3.3 基于線性疊加原理的電磁振動快速計算 72
3.3.1 電磁振動計算的線性疊加原理 72
3.3.2 單轉(zhuǎn)速工況下電磁振動計算 75
3.3.3 多轉(zhuǎn)速工況下電磁振動計算 77
3.4 不同電磁力波的作用 81
3.4.1 0階電磁力 81
3.4.2 切向電磁力 82
3.5 電機電磁振動計算與優(yōu)化平臺 84
3.5.1 基于多目標(biāo)尋優(yōu)的電磁力優(yōu)化 84
3.5.2 電磁振動計算與優(yōu)化平臺 86
第4章 車用永磁電機電磁振動 89
4.1 內(nèi)置式永磁電機的電磁力波 90
4.1.1 轉(zhuǎn)子虛槽 90
4.1.2 多層磁障轉(zhuǎn)子磁動勢諧波 91
4.1.3 電磁力波 94
4.1.4 轉(zhuǎn)子磁障對電磁力及振動的影響 95
4.1.5 轉(zhuǎn)子斜極下的電磁力波 98
4.2 分段轉(zhuǎn)子接觸剛度分析與計算 103
4.2.1 分段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 103
4.2.2 扭振激勵因子 104
4.2.3 轉(zhuǎn)子鐵心的各向異性 106
4.2.4 分形維數(shù) 107
4.2.5 轉(zhuǎn)子鐵心段間接觸分析 112
4.2.6 轉(zhuǎn)子鐵心段間等效接觸層模型 114
4.2.7 轉(zhuǎn)子鐵心段間接觸剛度驗證 115
4.2.8 轉(zhuǎn)軸與鐵心過盈接觸剛度計算與驗證 116
4.3 基于接觸分析的分段轉(zhuǎn)子彎扭動力學(xué)模型 117
4.3.1 分段轉(zhuǎn)子多自由度動力學(xué)模型 117
4.3.2 轉(zhuǎn)子彎曲與扭轉(zhuǎn)模態(tài)計算 121
4.3.3 模態(tài)試驗與模型校準(zhǔn) 123
4.4 基于靈敏度分析的分段轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性優(yōu)化 124
4.4.1 分段轉(zhuǎn)子彎曲模態(tài)參數(shù)靈敏度分析 126
4.4.2 分段轉(zhuǎn)子扭轉(zhuǎn)模態(tài)參數(shù)靈敏度分析 127
4.4.3 實驗驗證 128
4.5 分段斜極轉(zhuǎn)子永磁電機電磁振動計算 133
4.5.1 轉(zhuǎn)子徑向振動 135
4.5.2 轉(zhuǎn)子切向振動 137
4.5.3 融合定轉(zhuǎn)子振動的電機振動噪聲計算方法 140
4.6 基于諧波注入的車用電機電磁振動抑制 153
4.6.1 電流諧波影響下的電磁力分析 153
4.6.2 諧波注入的實施 155
4.6.3 實驗驗證 160
第5章 多相電機電磁振動 165
5.1 多相電機數(shù)學(xué)模型 166
5.1.1 相坐標(biāo)系下的多相電機數(shù)學(xué)模型 166
5.1.2 多相電機相電感矩陣 167
5.1.3 多相電機矢量空間解耦模型 169
5.2 多相電機諧波平面電感 173
5.2.1 耦合效應(yīng)對諧波平面電感的影響 175
5.2.2 考慮耦合效應(yīng)的諧波平面電感計算 179
5.3 考慮耦合效應(yīng)的多相電磁振動 181
5.3.1 不同耦合下的電流諧波 181
5.3.2 不同耦合下的電磁力波及振動 184
5.4 不同繞組相數(shù)下的電磁振動 187
5.4.1 正弦電流激勵 187
5.4.2 高頻電流激勵 188
5.5 雙定子軸向磁通電機電磁振動 190
5.5.1 雙定子軸向磁通電機結(jié)構(gòu) 191
5.5.2 低耦合分離型六相繞組結(jié)構(gòu)和電磁力 192
5.5.3 分離型六相軸向磁通電機電磁振動 195
參考文獻 205
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