多相异步电机电磁噪声研究

唐剑飞 王林

(中国舰船研究设计中心军事代表室，武汉 430064)

0 引言

相比普通三相电机，多相电机具有噪声小、能缺相运行等优点。但随着相数增多，电机的电磁场的有限元分析变得越发复杂。有限元法能较好地解决电磁场计算中的通用性与精确性的问题。通过设定电机的模型、材料属性、激励、初始状态等条件后，可以通过有限元方法计算出该电机任意时刻的运行参数，进而分析电机的噪声情况。由于所研究异步电机无通风道设计，使用二维（2D）有限元已经可以满足计算精度，故文中所涉及的异步电机的仿真是利用Ansoft软件[1]中的Maxwell 2D求解的。

1 空载条件下的电机电磁场分析

以某型双Y移30°六相电机为例，仿真时其外电路设置如图1所示。

通过处理稳定运行时电机电磁场，得到气隙磁密径向分量如图2所示。

图1 外电路设置

通过仿真可以得到某型样机在绕成3相或6相，在不同短距比条件下空载气隙磁场的径向分量频谱，如图3至图6所示。

对比图3至图6可以看出，在定子结构相同，相数不同或节距不同时，谐波的主要成分相同。在三相电机的气隙磁密中含有明显的 5、7次等6k±1次谐波，而六相电机的气隙磁密中则含有明显的11与13次等12k±1次谐波。当短距比不同时，电机对应谐波的幅值不同。在所给出的四种短距比中，短距比为5/6对应的三相电机的5、7次谐波幅值最小，而短距比为 11/12对应的六相电机气隙磁场中的11与13次谐波幅值最小。通过对气隙磁场进行计算[2]，可以得到样机在不同条件下气隙磁密频谱与定子铁芯所受径向力频谱，见图7、图8。……