開關磁阻電機振動和噪聲抑制方法

　　近年來，開關磁阻電機憑借其優異的性能在國民經濟各領域得到了廣泛的應用。然而開關磁阻電機振動和噪聲也成了制約其發展和應用的一個突出問題。本文主要從電機結構尺寸及參數方面闡述減振和降噪的方法。

　　開關磁阻電機結構簡單可靠、容錯能力強、控制靈活、啟停方便，因而在航天航空、汽車船舶制造、精密加工、分布式發電系統等等多個場合有著廣闊的應用前景。然而，電機的較大的振動和噪聲等缺點也成了阻礙其進一步發展的問題。因此，電機振動和噪聲抑制成了一個新型特種電機領域一個重要的課題。圍繞這一課題，國內科研機構對這一問題作了大量研究，針對轉矩脈動和徑向電磁力引起的振動提出了各種減振降噪方案。尤其是基于電機本體結構優化的減振降噪取得了顯著的效果。

　　1 電機振動和噪聲產生的原因

　　初期的開關磁阻電機研究很少考慮振動和噪聲這一因素。但是，近年來，隨著開關磁阻電機的廣泛應用，對電機的性能提出了更高的要求。

　　在電氣工程領域，振動和噪聲十分普遍。噪聲來源于電磁噪聲和機械噪聲。而對于開關磁阻電機而言，電磁噪聲更加凸出。學者們的大量研究表明，電磁振動導致的電磁噪聲是電機噪聲的主要來源，而作用于電機定子上的脈動徑向力及電機顯著的轉矩脈動是導致電磁振動的主要因素。

　　開關磁阻電機為雙凸極結構，定子軛部較薄，高速運轉時定子繞組中通入的是脈沖電流，產生脈沖轉矩，依靠磁拉力吸引轉子轉動，在產生切向磁拉力的同時會產生徑向磁拉力。切向磁拉力產生的電磁轉矩存在一定的波動，從而導致振動和噪聲的產生。而徑向磁拉力隨轉子位置的變化和電流的變化而波動，導致定子鐵心變形和振動，進而產生噪聲。另外，大量研究表明定轉子間的徑向磁拉力所導致的定子橢圓形變是產生振動和噪聲的主要原因，并且遠遠高于轉矩脈動產生的振動和噪聲。因此，開關磁阻電機的減振和降噪研究的主要問題是降低徑向拉力的影響。

　　2 基于振動噪聲抑制的結構優化設計

　　2.1 定轉子極數的選擇

　　對于開關磁阻電機定轉子極數的選擇，學者們作了大量研究。一般來說，定子極數N，必須要是相數q的2倍或者2的整數倍。也就是Ns=2mq，而轉子的極數Nr=2m（q-1）。以三相電機為例，Z常用的便是Ns/Nr=6/4/或12/8極結構。