散熱片數(shù)對(duì)濕式潛水感應(yīng)電機(jī)噪聲影響分析*

劉志遠(yuǎn), 王慶龍, 王路堯, 鮑曉華,2, 朱慶龍

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.合肥工業(yè)大學(xué) 智能制造技術(shù)研究院，安徽 合肥 230009；3.大型潛水電泵及裝備安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 231131)

0 引 言

城市防洪排水救援工作越來(lái)越受到人們的重視，潛水電機(jī)作為一種可以在水下運(yùn)行的搶險(xiǎn)救災(zāi)型電機(jī)，在救援工作中發(fā)揮著舉足輕重的作用。因潛水電機(jī)工作地點(diǎn)在城市近郊及部分居住區(qū)域，要求電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲應(yīng)盡可能的低[1]。電磁噪聲作為電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中噪聲的主要部分，其是由電氣隙中徑向電磁力引起的電磁振動(dòng)導(dǎo)致的，當(dāng)徑向電磁力的階次及頻率與電機(jī)機(jī)殼模態(tài)對(duì)應(yīng)的階次及頻率相接近或一致時(shí)，可能會(huì)引發(fā)共振，產(chǎn)生較大的電磁噪聲。削弱電磁噪聲是目前降低電機(jī)噪聲的主要方法。

在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，文獻(xiàn)[2]中通過(guò)研究潛水電機(jī)焊縫結(jié)構(gòu)給電機(jī)噪聲帶來(lái)的影響，推導(dǎo)了全貫流泵用焊接轉(zhuǎn)子的力波組成，分析了潛水電機(jī)不同工況下的噪聲數(shù)值，提出一種安裝阻尼環(huán)抑制噪聲的方法。文獻(xiàn)[3]中通過(guò)選用不同的感應(yīng)電機(jī)槽配合模型，對(duì)力波進(jìn)行分析進(jìn)而對(duì)電磁振動(dòng)及噪聲進(jìn)行計(jì)算，選擇了一種合適的槽配合以降低電磁噪聲的數(shù)值。Wang等[4]對(duì)比分析了不同鼠籠型轉(zhuǎn)子斜槽下感應(yīng)電機(jī)的電磁噪聲，提出了一種新型的轉(zhuǎn)子斜槽類型，并驗(yàn)證了該類型斜槽轉(zhuǎn)子能夠抑制電機(jī)運(yùn)行中的電磁噪聲。文獻(xiàn)[5]中通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子雙斜槽感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的徑向電磁力的階次與頻率進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)通過(guò)采用雙斜槽結(jié)構(gòu)可以有效削弱轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)及其附加諧波磁場(chǎng)與其他諧波作用產(chǎn)生的徑向力波，達(dá)到降低振動(dòng)噪聲的目的。在電磁設(shè)計(jì)上，Li等[6]通過(guò)對(duì)定子繞組進(jìn)行研究，改變了傳統(tǒng)的星形三角形接法，提出了一種單-雙層星-三角接法，并對(duì)氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度和徑向電磁力分布進(jìn)行研究，通過(guò)改變繞組匝數(shù)，實(shí)現(xiàn)了改善電機(jī)電磁振動(dòng)特性、降低運(yùn)行噪聲的目的。在運(yùn)行方式上，F(xiàn)odorean等[7]對(duì)一臺(tái)45 kW的感應(yīng)電機(jī)負(fù)載和空載情況下的噪聲和振動(dòng)情況進(jìn)行了分析，對(duì)其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了測(cè)試，并研究了如風(fēng)扇外部設(shè)備等對(duì)電機(jī)的影響。韓銳等[8]計(jì)算分析了變頻調(diào)速感應(yīng)電機(jī)中的電磁噪聲情況。

本文通過(guò)對(duì)一臺(tái)160 kW潛水感應(yīng)電機(jī)的振動(dòng)及噪聲性能進(jìn)行解析法和有限元法的對(duì)比計(jì)算，結(jié)合振動(dòng)、形變以及徑向電磁力的二維傅里葉分解示意圖對(duì)噪聲頻譜圖進(jìn)行分析，研究了不同頻率下噪聲的來(lái)源；進(jìn)一步對(duì)機(jī)殼模型進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算了不同散熱片數(shù)機(jī)殼對(duì)應(yīng)的階次與頻率，并綜合電磁計(jì)算中得到的徑向電磁力二維傅里葉分解示意圖，指出可以從機(jī)電結(jié)合的角度出發(fā)對(duì)機(jī)殼模型進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，控制機(jī)殼模態(tài)在階次與頻率的分布，使其與徑向電磁力階次與頻率錯(cuò)開；同時(shí)定義了機(jī)殼振動(dòng)系數(shù)的概念，說(shuō)明在電磁方案保持不變的前提下，可通過(guò)降低振動(dòng)系數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)削弱電機(jī)噪聲的目的。

1 電機(jī)運(yùn)行磁場(chǎng)及徑向力波分析

根據(jù)Maxwell張量法，氣隙中的徑向電磁力主要由徑向氣隙磁密和切向氣隙磁密引起，其中切向的氣隙磁密相對(duì)較小，通常忽略處理[9]。電機(jī)徑向電磁力大小為

(1)

式中：bn為氣隙磁密法向分量；bt為氣隙磁密切向分量；μ0為真空磁導(dǎo)率；θ為機(jī)械角位移；t為電機(jī)運(yùn)行時(shí)間。

由式(1)可見(jiàn),電機(jī)運(yùn)行時(shí)徑向電磁力的大小與運(yùn)行過(guò)程中氣隙磁密息息相關(guān)。因此，為進(jìn)一步對(duì)電機(jī)運(yùn)行磁場(chǎng)及徑向力波進(jìn)行分析，首先要對(duì)氣隙磁密進(jìn)行分析，當(dāng)忽略鐵心飽和的情況時(shí)，氣隙磁密的瞬時(shí)值可表示為磁勢(shì)與磁導(dǎo)的乘積[10]。感應(yīng)電機(jī)氣隙合成磁勢(shì)為

f(θ,t)=fp(θ,t)+∑vfv(θ,t)+∑μfμ(θ,t)

(2)

式中：fp(θ,t)為主波合成磁勢(shì)；fv(θ,t)為定子繞組諧波磁勢(shì)；fμ(θ,t)為轉(zhuǎn)子繞組諧波磁勢(shì)。

在感應(yīng)電機(jī)中，氣隙磁導(dǎo)計(jì)算如下[9]：

(3)

式中：Λ0為氣隙磁導(dǎo)中的不變部分；Λ1為轉(zhuǎn)子光滑時(shí)定子一階齒諧波磁勢(shì)的幅值；Λ2為定子光滑時(shí)轉(zhuǎn)子一階齒諧波磁導(dǎo)的幅值；Z1為定子槽數(shù)，Z2為轉(zhuǎn)子槽數(shù)；ω1為主波合成磁勢(shì)的角頻率；p為電機(jī)極對(duì)數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率。

根據(jù)式(2)、式(3)可得電機(jī)運(yùn)行時(shí)氣隙磁密瞬時(shí)值的表達(dá)式為

B1cos(pθ-ω1t-φ0)+Bνcos(νθ-ω1t-φν)+Bμcos(μθ-ωμt-φμ)+

(4)

將式(4)代入式(1)分別可得：

(1) 主波磁場(chǎng)產(chǎn)生的力波為

(5)

(2) 由定、轉(zhuǎn)子繞組諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的徑向電磁力波為

(6)

由式(6)可見(jiàn)，徑向電磁力波屬于行波，對(duì)于主波磁場(chǎng)力波次數(shù)r=2p,角速度為ω1；繞組諧波磁場(chǎng)力波次數(shù)r=μ±ν，角速度為ωμ±ω1。根據(jù)電磁噪聲理論，電磁力波引起的電磁振動(dòng)與噪聲，不僅和力波幅值有關(guān)，還與力波的階次有關(guān)，力波階次越小，引起電機(jī)振動(dòng)與噪聲越大。因此，在對(duì)徑向電磁力波進(jìn)行計(jì)算時(shí)，忽略定轉(zhuǎn)子氣隙磁導(dǎo)一階齒諧波的影響，主要考慮其中低次諧波成分；在進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用遠(yuǎn)槽配合，以避免較大的力波幅值和較低的力波階次同時(shí)出現(xiàn)，從而導(dǎo)致電磁噪聲較大[9]。

2 有限元模型建立與結(jié)果

根據(jù)上述電磁噪聲理論結(jié)合電機(jī)設(shè)計(jì)原理，本文以160 kW定轉(zhuǎn)子槽配合為36～42的充水式潛水感應(yīng)電機(jī)為例，利用Ansys Workbench軟件通過(guò)有限元計(jì)算的方法對(duì)運(yùn)行過(guò)程中電機(jī)的電磁性能和力波特性進(jìn)行分析，所設(shè)計(jì)電機(jī)的基本參數(shù)如表1所示，電機(jī)模型及其表面剖分如圖1所示。

表1 電機(jī)基本設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1 電機(jī)有限元模型及剖分示意圖

在Maxwell 2D軟件中，根據(jù)氣隙磁密法向分量表達(dá)式為

Br=Bx·cosφ+By·sinφ

(7)

式中：Br為氣隙磁密法向分量；Bx為氣隙磁密沿x軸的分量；By為氣隙磁密沿y軸的分量；夾角φ為x軸與法向的夾角。

圖2 氣隙磁密部分諧波分量

利用場(chǎng)計(jì)算器完成設(shè)置后對(duì)徑向氣隙磁密進(jìn)行求解，并對(duì)其作傅里葉分解可得電機(jī)運(yùn)行時(shí)氣隙磁密部分諧波分量如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)氣隙磁密進(jìn)行傅里葉分解發(fā)現(xiàn)氣隙磁密諧波中定轉(zhuǎn)子齒諧波占據(jù)主要成分。在本文所用36～42槽配合4極電機(jī)的背景下，定子側(cè)對(duì)應(yīng)17、19次齒諧波，轉(zhuǎn)子側(cè)對(duì)應(yīng)20、21次齒諧波。再由式(7)所對(duì)應(yīng)的定轉(zhuǎn)子繞組諧波磁勢(shì)產(chǎn)生的徑向電磁力對(duì)應(yīng)的幅值與階次可知，除主波磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的徑向電磁力外，齒諧波是噪聲電機(jī)運(yùn)行時(shí)電磁噪聲的主要因素[10]。

表2、表3所示為根據(jù)電機(jī)運(yùn)行原理通過(guò)解析法得到的定轉(zhuǎn)子諧波對(duì)應(yīng)的力波階數(shù)與頻率，但電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由于開槽以及相帶諧波等因素會(huì)導(dǎo)致氣隙中具有豐富的諧波含量使氣隙磁密產(chǎn)生畸變[11]。為更加精確地計(jì)算電機(jī)運(yùn)行時(shí)徑向電磁力的情況，采用有限元的方式在Maxwell 2D軟件中通過(guò)場(chǎng)計(jì)算器完成對(duì)徑向電磁力的求解設(shè)置，對(duì)電磁力進(jìn)行進(jìn)一步地計(jì)算分析，得到電機(jī)運(yùn)行時(shí)沿圓周方向上的徑向力波分布如圖3所示。通過(guò)對(duì)氣隙圓周方向得到的徑向電磁力進(jìn)行傅里葉分解，得到徑向電磁力力波隨階數(shù)的變化如圖4所示。為研究徑向電磁力隨時(shí)間的變化，在氣隙中取一點(diǎn)，通過(guò)對(duì)仿真步長(zhǎng)及數(shù)據(jù)記錄點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，得到氣隙中一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的徑向電磁激振力在一個(gè)電周期內(nèi)的分布如圖5所示。同理對(duì)徑向電磁力隨時(shí)間分布曲線進(jìn)行傅里葉分解得到電機(jī)運(yùn)行徑向電磁力頻譜圖如圖6所示。

表2 定轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)力波階數(shù) 階

表3 定轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)力波頻率 Hz

圖3 徑向電磁激振力隨圓周方向分布曲線

圖4 徑向電磁激振力隨階數(shù)的變化

圖5 徑向電磁力隨時(shí)間分布曲線

圖6 徑向電磁力頻譜圖

通過(guò)圖4發(fā)現(xiàn)，本文設(shè)計(jì)的電機(jī)階數(shù)較低且幅值較大的徑向電磁激振力主要集中在0階、2階、4階和6階。根據(jù)前文對(duì)徑向電磁力的分析描述可以發(fā)現(xiàn)，0階和4階主要是由主波磁場(chǎng)產(chǎn)生；根據(jù)力波表，2階、4階和6階為定轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生。由圖6可知，徑向電磁激振力幅值較高的頻率主要在0、100、200、900、1 000、1 100 Hz，其中0 Hz和100 Hz的徑向電磁力諧波為主波磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生，而200、900、1 000、1 100 Hz為定轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生。其中900、1 000、1 100 Hz與通過(guò)解析法得到的電磁力頻譜位于900～1 100 Hz部分重合，其誤差主要來(lái)源于采樣頻率與解析法對(duì)應(yīng)的計(jì)算精度問(wèn)題。由此可見(jiàn)，解析法與有限元對(duì)徑向電磁激振力的階數(shù)以及頻譜的計(jì)算較為貼合。考慮到電機(jī)氣隙徑向電磁力為頻率與階次的函數(shù)，通過(guò)二維傅里葉分解可得到徑向電磁力的三維圖如圖7所示。

圖7 徑向電磁力時(shí)空二維傅里葉分解圖

3 模態(tài)計(jì)算及聲場(chǎng)仿真

上一部分別利用有限元法和解析法對(duì)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的徑向電磁力的力波階數(shù)與頻率進(jìn)行了求解，為了進(jìn)一步計(jì)算電機(jī)運(yùn)行噪聲的特性，利用Ansys Workbench軟件中多物理場(chǎng)耦合方式對(duì)電磁噪聲及電機(jī)固有模態(tài)進(jìn)行仿真分析[1]，以尋找對(duì)應(yīng)噪聲較高的頻率點(diǎn)并減小共振減弱噪聲數(shù)值，如圖8所示。

圖8 潛水電機(jī)噪聲分析模型

考慮到人耳對(duì)不同頻率噪聲的敏感度不同，在Harmonic Response諧響應(yīng)中，主要對(duì)噪聲頻率5 000 Hz以下的部分共取500個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行仿真分析，間隔頻率為10 Hz。由采樣定理，為可以達(dá)到所要求的頻譜范圍對(duì)Maxwell 2D有限元仿真設(shè)置的時(shí)間步長(zhǎng)為0.000 1 s，選擇Element Based(Surface)計(jì)算節(jié)點(diǎn)力可以更精確地以節(jié)點(diǎn)為計(jì)算單元計(jì)算物體表面或邊緣的麥克斯韋電磁力，但與常用的Objet Based方式計(jì)算集中力不同，不能對(duì)電機(jī)運(yùn)行時(shí)與轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的軸向電磁力進(jìn)行抑制而導(dǎo)致計(jì)算值相較實(shí)際值偏大。在聲場(chǎng)分析模塊，選取圓柱體聲場(chǎng)仿真模型，模型邊界與機(jī)殼邊界距離為1 m[10]，對(duì)其進(jìn)行A計(jì)權(quán)噪聲頻譜及三維聲場(chǎng)分析，所用模型如圖9(a)所示，A計(jì)權(quán)噪聲聲場(chǎng)云圖如圖9(b)所示。所得電機(jī)噪聲頻譜及振動(dòng)速度與形變隨頻率變化的曲線如圖10所示。

圖10 聲場(chǎng)模型及噪聲云圖

由圖10可知，當(dāng)考慮仿真采樣點(diǎn)間隔頻率為10 Hz時(shí)，可認(rèn)為振動(dòng)速度與振動(dòng)形變是沿統(tǒng)一趨勢(shì)變化的。通過(guò)觀察噪聲頻譜中幅值較大點(diǎn)對(duì)應(yīng)頻率的模態(tài)情況，發(fā)現(xiàn)在530 Hz對(duì)應(yīng)振型為1階，3 363.8～3 385.3 Hz部分對(duì)應(yīng)3階，3 668.6～4 207.8 Hz對(duì)應(yīng)3～4階，4 484.2～5 251.2 Hz對(duì)應(yīng)4～5階。基于此，為進(jìn)一步探究此部分噪聲的來(lái)源，觀察徑向電磁激振力在此部分的分布如圖11所示。發(fā)現(xiàn)徑向電磁力在此頻率下也對(duì)應(yīng)著相對(duì)較大的幅值，可得此部分頻率下對(duì)應(yīng)的較大幅值可能是電磁力與機(jī)殼階次模態(tài)重合發(fā)生共振引起的。而觀測(cè)2 220 Hz附近的模態(tài)情況，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有明顯對(duì)應(yīng)的階次，但通過(guò)觀察電磁振動(dòng)速度與形變發(fā)現(xiàn)此部分振動(dòng)和速度形變幅值較大，可能是引起噪聲幅值較大的原因。后對(duì)仿真所用的電機(jī)模型進(jìn)行模態(tài)分析，可得所用電機(jī)的2～5階模態(tài)

圖10 電機(jī)噪聲及振動(dòng)速度與形變頻譜圖

圖11 部分階次與頻率對(duì)應(yīng)下徑向電磁力時(shí)空二維傅里葉分解示意圖

如圖12所示。為探討機(jī)殼的存在對(duì)電機(jī)模態(tài)的影響，根據(jù)電機(jī)噪聲理論提高電磁的對(duì)稱性可以改善電機(jī)運(yùn)行噪聲情況，由此通過(guò)對(duì)增加電機(jī)機(jī)殼散熱片數(shù)目，提高其機(jī)械電磁結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，進(jìn)行模態(tài)的有限元求解，對(duì)應(yīng)階次下頻率對(duì)比如表4所示。

圖12 原電機(jī)模型2～5階模態(tài)振型

表4 兩電機(jī)模型2～5階模態(tài)頻率 Hz

由表4可知，改變電機(jī)散熱片數(shù)目后的電機(jī)模型相較于帶機(jī)殼模型模態(tài)頻率整體呈上升趨勢(shì)，考慮到噪聲主要是由電磁力模態(tài)頻率與機(jī)殼自身相近或相同而引起共振產(chǎn)生的，當(dāng)模態(tài)頻率升高后，如要發(fā)生共振電磁激振力頻率也應(yīng)對(duì)應(yīng)提高，但電磁力越高的頻率一般與變小的力波幅值相對(duì)應(yīng)，噪聲可能不會(huì)出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。

為進(jìn)一步探究在保留原電磁方案不變的基礎(chǔ)上改變機(jī)殼來(lái)實(shí)現(xiàn)降噪的方法，定義機(jī)殼振動(dòng)系數(shù)kr。聲強(qiáng)表達(dá)式為[9]

I=ρcv2

(8)

式中：ρ為傳播聲波的介質(zhì)密度；c為介質(zhì)中的聲速；v為機(jī)殼振動(dòng)速度。

因聲強(qiáng)與噪聲數(shù)值成正比關(guān)系，可知噪聲與機(jī)殼振動(dòng)速度的平方成正比，可通過(guò)對(duì)機(jī)殼進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)以降低機(jī)殼振動(dòng)速度的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的降噪。已知：

(9)

式中：pm為作用在單位面積質(zhì)量上的激振力幅值；Zm為機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)阻抗；Fr為激振x的幅值；m′為單位面積質(zhì)量。

當(dāng)忽略振動(dòng)阻尼時(shí)，Zm為

(10)

式中：λj1為定子軛的柔度。

對(duì)于r≥2的振動(dòng)，m′和λj1為

(11)

(12)

式中：mj為機(jī)殼總質(zhì)量;Rj1為定子軛平均半徑。

定子軛的彈性模量為

(13)

式中：lj為定子軛的軸向長(zhǎng)度；hj為定子軛的徑向高度。

當(dāng)近似認(rèn)為定子軛與機(jī)殼總質(zhì)量mj與定子軛平均半徑Rj1成正比(mj=kRj1)時(shí)，其中k為機(jī)殼總質(zhì)量與定子軛平均半徑的正此關(guān)系。聯(lián)立求解式(8)～式(13)可得聲強(qiáng)與定子軛平均半徑關(guān)系表達(dá)式為

(14)

機(jī)殼振動(dòng)系數(shù)為

(15)

將式(15)代入式(14)可得：

(16)

因增加機(jī)殼散熱片的數(shù)目可等效為提高定子軛平均半徑Rj1，當(dāng)保留原有電磁方案不變時(shí)，其余量均可認(rèn)為是常量，則機(jī)殼振動(dòng)系數(shù)kr與Rj1呈負(fù)相關(guān)，隨Rj1增大而減小，聲強(qiáng)I則隨kr的減小而減小，即電機(jī)運(yùn)行噪聲隨kr的減小而減小，呈正相關(guān)。由此可得，增加散熱片數(shù)目在一定程度上降低機(jī)殼振動(dòng)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了削弱電機(jī)運(yùn)行噪聲的目的。進(jìn)一步地，對(duì)噪聲數(shù)值的有限元計(jì)算可得原機(jī)殼與散熱片機(jī)殼噪聲頻譜圖如圖13所示。

圖13 改散熱片前后噪聲對(duì)比示意圖

增加散熱片后的噪聲分布相較于原機(jī)殼整體呈下降趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)噪聲的對(duì)數(shù)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，增加散熱片后電機(jī)噪聲平均值相較原機(jī)殼噪聲下降約10%，約14 dB，與前文所得結(jié)論相符。由此發(fā)現(xiàn)可以在保留原電磁方案不變的背景下通過(guò)對(duì)機(jī)殼結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)，降低機(jī)殼振動(dòng)系數(shù)kr以達(dá)到降電機(jī)運(yùn)行噪聲的目的。同時(shí)，通過(guò)調(diào)整散熱片數(shù)目分布等效提高電機(jī)機(jī)殼機(jī)械對(duì)稱性及電磁對(duì)稱性以保證磁場(chǎng)的對(duì)稱性來(lái)降低二倍轉(zhuǎn)差頻率噪聲的含量也有助于電機(jī)噪聲控制[10-11]。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文主要針對(duì)160 kW潛水感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行噪聲相關(guān)內(nèi)容仿真探討，分析電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中氣隙磁場(chǎng)主要分量來(lái)源和徑向電磁激振力，并通過(guò)建立有限元模型，對(duì)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的徑向電磁力、噪聲以及電機(jī)模型的模態(tài)進(jìn)行計(jì)算求解，得到以下結(jié)果：

(1) 根據(jù)噪聲理論通過(guò)解析法推導(dǎo)出電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的力波階數(shù)和頻率與進(jìn)一步利用有限元法從電機(jī)氣隙部分提取出徑向電磁力隨時(shí)間和空間的變化曲線進(jìn)行一維傅里葉分解得到的徑向電磁力階數(shù)和頻率大致相同。后對(duì)徑向電磁力進(jìn)行二維傅里葉分解，得到了與階次和頻率同時(shí)對(duì)應(yīng)的徑向電磁力數(shù)值。通過(guò)多物理場(chǎng)耦合的方式對(duì)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的諧響應(yīng)力與噪聲進(jìn)行計(jì)算，綜合電機(jī)形變、加速度與A計(jì)權(quán)噪聲的頻率分布，結(jié)合電磁力二維傅里葉分解結(jié)果，并由此對(duì)噪聲的來(lái)源進(jìn)行了合理化分析。

(2) 在保持原電磁方案不變的情況下，推導(dǎo)定義了與機(jī)殼噪聲相關(guān)的機(jī)殼振動(dòng)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)維持原有電磁方案時(shí)，提高定子軛平均半徑Rj1可以達(dá)到降低噪聲的目的。由此，通過(guò)提高機(jī)殼散熱片數(shù)目的方式等效提高Rj1，并由有限元計(jì)算發(fā)現(xiàn)噪聲呈下降趨勢(shì)。同時(shí)，此方式可以改善機(jī)械電磁對(duì)稱性達(dá)到降低二倍轉(zhuǎn)差頻率噪聲含量的效果。