一種基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法，其特征是：設(shè)定：爪極發(fā)電機(jī)N極和S極的各爪極沿軸向的伸出端在沿徑向上的截面所在平面為S面；所述爪極沿軸向的伸出端在所述S面中分別形成有外圓弧線和內(nèi)圓弧線；令：外圓弧線的圓心為O點(diǎn)，外圓弧線的中點(diǎn)為A點(diǎn)，內(nèi)圓弧線的圓心為O′點(diǎn)，則O′點(diǎn)是位于OA連線在O點(diǎn)所在一端的延長線上，與O點(diǎn)距離為Δh。本發(fā)明相比于外圓弧線和內(nèi)圓弧線的同心設(shè)置，改善了氣隙磁密分布，使得各爪極所對應(yīng)的氣隙磁密波形更趨于正弦，從而削弱氣隙磁場諧波所引起的轉(zhuǎn)矩脈動，進(jìn)而降低了汽車爪極發(fā)電機(jī)的電磁振動和噪聲。
【專利說明】一種基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法，特別是一種基于減少汽車爪極發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動來降低其電磁振動和噪聲的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于汽車爪極發(fā)電機(jī)磁極結(jié)構(gòu)的特殊性，導(dǎo)致其氣隙磁場存在大量的諧波成分，特別是低階的磁場諧波所引起的轉(zhuǎn)矩脈動容易產(chǎn)生較大的電磁振動和噪聲，當(dāng)轉(zhuǎn)矩脈動的頻率與定子或轉(zhuǎn)子的機(jī)械共振頻率一致時，汽車發(fā)電機(jī)的振動和噪聲將被放大。目前控制汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動和噪聲的方法主要從氣隙徑向電磁力波和模態(tài)頻率入手，分析各種極槽配合可能存在的電磁力波次數(shù)并計(jì)算電機(jī)結(jié)構(gòu)各階徑向模態(tài)頻率，在保證力學(xué)性能指標(biāo)要求的前提下盡量選擇各次電磁力波最高頻率低于并遠(yuǎn)離電機(jī)結(jié)構(gòu)相應(yīng)徑向各階模態(tài)頻率的極槽配合。但是在已有的汽車發(fā)電機(jī)中，即使對極槽配合做出合理的選擇仍然存在較大的電磁振動噪聲，原因是沒有單獨(dú)改變汽車發(fā)電機(jī)的磁極參數(shù)來進(jìn)一步削弱其轉(zhuǎn)矩脈動，因此還留有較大的電磁振動噪聲存在。目前汽車發(fā)電機(jī)的磁極參數(shù)還不是很合理，即每個爪極伸出端沿周向?yàn)榈群穸确植?，此時各爪極所對應(yīng)的氣隙磁密波形更加趨于矩形波而不是正弦波。所以，如何優(yōu)化汽車爪極發(fā)電機(jī)磁極參數(shù)，使得電機(jī)每個爪極所對應(yīng)的氣隙磁密波形更加趨于正弦，從而削弱其轉(zhuǎn)矩脈動，降低其電磁振動和噪聲已成為設(shè)計(jì)制造高性能汽車發(fā)電機(jī)的迫切需要。但是，迄今還沒有相關(guān)技術(shù)方案的公開報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法，通過改變原有爪極磁極參數(shù)，改善各爪極所對應(yīng)的氣隙磁密波形，使其更加趨于正弦波，以期可以削弱汽車爪極發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動，進(jìn)而有效降低汽車發(fā)電機(jī)的電磁振動和噪聲。
[0004]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法，其特點(diǎn)在于:
[0006]設(shè)定:爪極發(fā)電機(jī)N極和S極的各爪極沿軸向的伸出端在沿徑向上的截面所在平面為S面；所述爪極沿軸向的伸出端在所述S面中分別形成有外圓弧線和內(nèi)圓弧線；令:外圓弧線的圓心為O點(diǎn)，外圓弧線的中點(diǎn)為A點(diǎn)，內(nèi)圓弧線的圓心為O'點(diǎn)，則O'點(diǎn)是位于OA連線在O點(diǎn)所在一端的延長線上，與O點(diǎn)距離為Ah。S截面可以是各爪極沿軸向任意位置上的截面。
[0007]本發(fā)明基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法，其特點(diǎn)也在于:令各爪極沿軸向的伸出端前端面厚度最大值為匕，根部端面厚度最大值為b2，則Δ h=4% ~5960^+132)。
[0008]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:[0009]本發(fā)明將爪極發(fā)電機(jī)各爪極沿軸向的伸出端在沿徑向上的截面所在平面上形成的內(nèi)圓弧線所對應(yīng)的圓心設(shè)置于外圓弧線中點(diǎn)與外圓弧線圓心連線、位于外圓弧線圓心所在一端的延長線上，相比于外圓弧線和內(nèi)圓弧線的同心設(shè)置，改善了氣隙磁密分布，使得各爪極所對應(yīng)的氣隙磁密波形更趨于正弦，從而削弱氣隙磁場諧波所引起的轉(zhuǎn)矩脈動，進(jìn)而降低了汽車爪極發(fā)電機(jī)的電磁振動和噪聲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明汽車發(fā)電機(jī)爪極沿軸向的伸出端在沿徑向上的截面示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明汽車發(fā)電機(jī)爪極沿軸向的伸出端在沿軸向最大厚度處的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本實(shí)施例基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法是:
[0013]如圖1所示，設(shè)定:爪極發(fā)電機(jī)N極和S極的各爪極沿軸向的伸出端在沿徑向上的截面所在平面為S面；爪極沿軸向的伸出端在S面中分別形成有外圓弧線和內(nèi)圓弧線(圖1中實(shí)線表示的內(nèi)圓弧線)；令:外圓弧線的圓心為O點(diǎn)，外圓弧線的中點(diǎn)為A點(diǎn)，內(nèi)圓弧線的圓心為(V點(diǎn)，則(V點(diǎn)是位于OA連線在O點(diǎn)所在一端的延長線上，與O點(diǎn)距離為Ah。S截面是各爪極沿軸向任意位置上的截面。與現(xiàn)有圓心O'與圓心O位于同一點(diǎn)(圖1中虛線表示的內(nèi)圓弧線)、各爪極伸出端沿周向等厚分布相比，本設(shè)計(jì)可以使各爪極沿軸向的伸出端在沿徑向上呈現(xiàn)兩端薄中間厚，匕為爪極伸出端所取徑向截面中線處的厚度，h/ (Θ)為與對稱中心線OA夾角為Θ時的截面厚度，其中hm>h' m(0)。
[0014]如圖2所示為爪極沿軸向的伸出端在沿軸向最大厚度處的截面示意圖，令各爪極沿軸向的伸出端前端面厚度最大值為h，根部端面厚度最大值為b2。由于汽車爪極發(fā)電機(jī)中4比較小，當(dāng)Ah較大時，會使爪極沿軸向的伸出端前端面在S面形成的內(nèi)圓弧線與外圓弧線相交；而當(dāng)Ah過小時,氣隙磁密波形基本不受影響。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析，當(dāng)Λ h=4%~5%(b1+b2)最為合適。
[0015]本實(shí)施例將爪極發(fā)電機(jī)各爪極沿軸向的伸出端在沿徑向上的截面所在平面上形成的內(nèi)圓弧線所對應(yīng)的圓心設(shè)置于外圓弧線中點(diǎn)與外圓弧線圓心連線、位于外圓弧線圓心所在一端的延長線上，相比于外圓弧線和內(nèi)圓弧線的同心設(shè)置，改善了氣隙磁密分布，使得各爪極所對應(yīng)的氣隙磁密波形更趨于正弦，從而削弱氣隙磁場諧波所引起的轉(zhuǎn)矩脈動，進(jìn)而降低了汽車爪極發(fā)電機(jī)的電磁振動和噪聲。
[0016]具體實(shí)施中，可以通過對原有爪極發(fā)電機(jī)進(jìn)行簡單加工來實(shí)現(xiàn)。
[0017]通過對一臺14V/lkW的常規(guī)汽車爪極發(fā)電機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，該汽車發(fā)電機(jī)爪極的1^=3.8mm, b2=9.45mm,爪極伸出端長度L=27.2mm。按本實(shí)施例的方法改變汽車發(fā)電機(jī)爪極伸出端徑向截面的下弧線所對應(yīng)的圓心位置，使得所述偏移距離Ah=4.5%(bi+b2)，即Ah^0.6mm。當(dāng)電機(jī)工作在額定轉(zhuǎn)速6000r/min時，電磁噪聲降低了 3dB。
【權(quán)利要求】
1.一種基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法，其特征是: 設(shè)定:爪極發(fā)電機(jī)N極和S極的各爪極沿軸向的伸出端在沿徑向上的截面所在平面為S面；所述爪極沿軸向的伸出端在所述S面中分別形成有外圓弧線和內(nèi)圓弧線；令:外圓弧線的圓心為O點(diǎn)，外圓弧線的中點(diǎn)為A點(diǎn)，內(nèi)圓弧線的圓心為(V點(diǎn)，則O,點(diǎn)是位于OA連線在O點(diǎn)所在一端的延長線上，與O點(diǎn)距離為Ah。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁極偏心的降低汽車爪極發(fā)電機(jī)電磁振動噪聲的方法，其特征是:令各爪極沿軸向的伸出端前端面厚度最大值為h，根部端面厚度最大值為b2，則Δ h=4% ~5%(b1+b2)。
【文檔編號】H02K1/08GK103490528SQ201310442760
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】鮑曉華, 吳鋒, 楊帆, 王漢豐, 程志恒, 梁娜 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)