汽车冷却风扇用永磁直流电机的电磁噪声研究

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1、国内图书分类号：TM351学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文汽车冷却风扇用永磁直流电机的电磁噪声研究硕士研究生：于天达导师：崔淑梅教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM351U.D.C:621.3DissertationfortheMasteralDegreeinEngineeringELECTROMAGNETICNOISEINVESTIGATIONOFPERMANENTMAGNETDCMOTORFORAUTOMOTIVECOO

2、LINGFANCandidate：YuTiandaSupervisor：Prof.CuiShumeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEnginneringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着人们对汽车质量及舒适性要求的

3、不断提高，车内噪声控制问题日益显得突出起来。从声源来看，车辆行驶时车内噪声主要来自发动机噪声、底盘噪声、发动机冷却风扇噪声等等。尤其不能容忍的是在车辆熄火时，仍有车内噪声短时间存在，经研究其主要来源为发动机冷却风扇用电机的噪声，并且当电机转速下降到一特定转速区域内会出现啸叫声，这会严重影响汽车品质的评价。永磁直流电动机是汽车冷却风扇用电机的主要类型之一。电磁激振力和电机结构动力响应是决定永磁直流电机电磁噪声大小的两个关键因素，本文从这两方面入手对汽车冷却风扇用永磁直流电机断电后电磁噪声问题进行研究。由于电机断电后转速变化范围大，本文采用时步有限元法计算了汽车冷却风扇用永磁直流电机

4、断电后不同转速下定、转子产生的各次气隙磁密谐波、转矩脉动谐波以及不平衡磁拉力，分析了各阶次电磁力波幅值随转速的变化规律，对影响电磁力波幅值、次数和频率的电机设计参数进行研究，为汽车冷却风扇用电机的降噪优化设计奠定基础。在电机结构动力响应的研究方面，采用有限元法分别进行了永磁直流电机的模态分析和谐响应分析，研究了各部件对电机结构固有模态的影响，提出了具有时空分布的电磁激振力的等效施加方法，计算了给定电磁激振力下的结构动力响应。结合有限元法和边界元法研究了电机声辐射数值计算方法，计算了电机断电后电磁噪声随转速的变化情况。对汽车冷却风扇用永磁直流电机的电磁噪声进行了实验研究。采集了不同

5、转速的空载振动数据，分析了振动频谱。采用实验手段，研究了电机断电后电磁力波引起的噪声分量随转速的变化规律；采用锤击法模态实验，测试了电机结构固有模态，验证了结构动力分析中材料定义的准确性。经研究发现，汽车冷却风扇用永磁直流电机断电后在特定转速区内产生的啸叫声为电磁噪声，其主要原因为分频共振。兼顾电机的经济性和力能指标，提高电磁力波阶次和抑制电机结构动力响应是电机降噪优化的最佳方法。关键词：永磁直流电机；电磁激振力；固有模态；电磁噪声-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeincreasingofpeople'sdemandforautomotivequa

6、lityandcomfort,interiornoiseofvehicleshasbecomeanimportantinfluencingfactorsamongalltheelements.Interiornoisecontrolissuesbecomemoreprominent.Thenoisemainlyfromtheengine,ChassisandcoolingfanwhenVehicleisinmotion.Itisintolerablethatthenoisestillexistsafterflameout,anditwillappearhowlingwhenthe

7、motorspeeddowntoaspecificspeedregion.Thestudyfoundthathowlingiselectromagneticnoise.Thiswillseriouslyaffecttheevaluationofthequalityofvehicle.PermanentmagnetDCmotor(PMDC)isoneofthemaintypesoffanmotors.Inthisthesis,theresearchofelectromagnetic