自通风永磁同步电机气动噪声优化研究

作     者：孙艳红 庞聪 张伟 张成 邱毅 郑旭 

作者机构：浙江大学能源工程学院 中车永济电机有限公司 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51975515) 

主　　题：永磁同步电机 气动噪声 计算流体动力学 Lighthill声类比 

摘      要：为准确预测和优化自通风永磁同步电机（SVPMSM）高转速下的气动噪声特性，首先采用计算流体力学(CFD)和Lighthill声类比相结合的方法对电机气动噪声进行仿真计算，其中采用RNG k-epsilon和大涡模拟对电机内流场进行仿真计算，在此基础上利用Lighthill声类比法进行声学求解，并通过试验验证。然后建立无风道的简化模型研究风扇不同结构参数对气动噪声的影响，最后利用整机仿真模型研究风道膨胀腔结构对气动噪声的影响。结果表明，电机在4250 r/min转速下整机仿真计算的气动噪声声功率级与试验值差距为0.6 dB(A)，证明仿真模型能够有效预测电机气动噪声。通过电机优化研究发现，风扇内半径大小和叶片弯曲弧度的变化对风扇流场结果影响较小，因而气动噪声相差不大；叶片数量越多和叶片等距排布时相对数量较少、不等距排布有更好的声学特性；在电机风道中加入膨胀腔对电机噪声的低频有较好的降噪效果，膨胀腔长度为94.4 mm相比膨胀腔长度为134.4 mm有更低的声功率级，同时，风道内设置两个膨胀腔比只设置一个膨胀腔有更好的降噪效果。