| Related citation: | Shenbo Yu,Shuangshuang Zhong,Haining Zhao,Pengpeng Xia,Kai Guo.Calculation of Circumferential Modal Frequencies of Permanent Magnet Synchronous Motor[J].Journal of Harbin Institute Of Technology(New Series),2019,26(1):77-87.DOI:10.11916/j.issn.1005-9113.17017. |
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| Author Name | Affiliation | | Shenbo Yu | School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China | | Shuangshuang Zhong | School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China | | Haining Zhao | School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China | | Pengpeng Xia | School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China | | Kai Guo | School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China |
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| Abstract: |
| Accurate calculation of the natural frequencies of permanent magnet synchronous motors (PMSMs) is essential to the prediction of vibration and noise of PMSMs. The analytical and numerical methods are respectively used to calculate natural frequencies of stator yoke, stator core, stator core with windings, motor casing and stator system. It is found that the relative errors between calculated results with traditional analytical formulas and numerical results are very large. For the sake of reducing relative errors, novel analytical formulas of calculating circumferential modal frequencies of stator core, stator core with windings, motor casing and stator system are proposed. Compared with the results of numerical and experimental modal analysis, the effectiveness of novel analytical formulas is verified. |
| Key words: natural frequency permanent magnet synchronous motor analytical method numerical method experimental method |
| DOI：10.11916/j.issn.1005-9113.17017 |
| Clc Number:TM351 |
| Fund: |
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| Descriptions in Chinese: |
| 永磁同步电机周向模态频率的计算 于慎波，钟双双，赵海宁，夏鹏澎，郭凯 （沈阳工业大学 机械工程学院，沈阳 110870） 创新点说明：针对定子铁芯、带绕组的定子铁芯、机壳、定子系统的周向模态频率的解析计算提出新的解析公式。并通过与数值和实验结果的对比证明新的解析公式的正确性和有效性。 研究目的： 使定子轭、定子铁芯、带绕组的定子铁芯、机壳、定子系统的周向模态频率的解析计算结果更接近实验结果，从而在电机的设计阶段可以精确的计算其固有频率，使其避免与电机的径向电磁力频率相接近产生共振，进而降低电机的振动噪声。 研究方法： 1）对每一部分的固有频率分别进行解析和数值分析，并把其结果进行对比，相对误差较大的将会提出新的解析计算公式。 2）对定子系统的固有频率进行了实验测试，主要实验仪器是激振器，装有丹麦B&K公司振动噪声测试系统的模态测试软件的计算机，加速度计等。 研究结果： 传统的解析公式计算定子铁芯、带绕组的定子铁芯、机壳、定子系统的固有频率的结果与数值和实验结果相比有较大的误差，因此对传统解析公式分别进行了修正。 1）定子轭：根据传统的解析公式（Hoppe理论）计算定子轭的固有频率，其结果与数值结果相比，相对误差在|7.04%|内，因此，该解析公式没有被修正。 2）定子铁芯：当周向模态阶数m=2时，计算定子铁芯周向模态频率的公式仍是原公式（Hoppe理论），即  。当周向模态阶数m≥3时，计算定子铁芯周向模态频率的公式变为  ，此时的解析结果与数值结果的最大相对误差从|22.43%|降低为|4.42%|。 3）带绕组的定子铁芯：把原解析公式  修正为  ，此时的解析结果与数值结果的最大相对误差从|14.85%|降低为|4.59%|。 4）机壳：把原解析公式  修正为  ，此时的解析结果与数值结果的最大相对误差从|48.23%|降低为|0.56%|。 5）定子系统：把原解析公式  修正为  ，此时的解析结果与数值结果的最大相对误差从|22.61%|降低为|0.19%|，且解析结果与实验结果的最大相对误差为|2.03%|。 结论： 分别对定子铁芯、带绕组的定子铁芯、机壳以及定子系统的固有频率进行解析和数值分析。由于原解析结果和数值结果的相对误差较大，分别提出了新的解析公式。通过把新的解析结果与数值和实验结果的对比，证明新的解析公式的正确性。 关键词：固有频率；永磁同步电机；解析方法；数值方法；实验方法 |
