面向实验验证的永磁同步电机噪声仿真方法研究

微特电机 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (12): 19-28.

面向实验验证的永磁同步电机噪声仿真方法研究

王　毅^1,2,3,杨晨炜^1,2,殷鑫科^1,2,李晓贝^1,2,郑　伟^1,2,熊敏琪^1,2

1. 北京精密机电控制设备研究所,北京 100076; 2. 控制执行机构技术创新中心,北京 100076; 3. 湖南大学,长沙 410082

出版日期:2025-12-28 发布日期:2025-12-28
作者简介:王毅( 1978—) ,男,工学硕士,研究员,研究方向为特种伺服电机技术。杨晨炜( 1998—) ,男,工学硕士,高级工程师,研究方向为特种伺服电机技术。殷鑫科( 2002—) ,通信作者,男,硕土研究生,研究方向为永磁同步电机、振动、噪声故障诊断等技术。
基金资助:
国家重点研发计划项目( 2022YFF1400202)

Noise Simulation of Permanent Magnet Synchronous Motors Towards Experimental Validation

WANG Yi^1,2,3, YANG Chenwei^1,2, YIN Xinke^1,2, LI Xiaobei^1,2, ZHENG Wei^1,2, XIONG Minqi^1,2

1. Beijing Institute of Precision Mechatronics and Controls,Beijing 100076,China; 2. Innovation Center for Control Actuators,Beijing 100076,China; 3. Hunan University,Changsha 410082,China

Online:2025-12-28 Published:2025-12-28

摘要/Abstract

摘要： 为实现永磁同步电机噪声的精确预测与实验对标,本文提出一种与标准化实验测量规程高度一致的六面体声学有限元仿真方法。以一台 10 极 12 槽永磁同步电机为研究对象,通过建立电磁-结构-声学多物理场耦合模型,计算电磁力并获取机壳振动响应,进而采用 6 面体响应面的声学有限元法计算声辐射,并通过标准化噪声测试对该方法进行了验证。结果表明,仿真与实验测得的总声压级分别为 35. 42 dB 与 32. 7 dB,相对误差为 8. 32%,且二者频谱分布特征高度一致,该误差在工程可接受范围内。有效验证了所提仿真方法在电机噪声预测中的准确性与工程实用价值,为仿真与实验的系统对标提供了有效方法。

关键词: 永磁同步电机, 噪声, 六面体声学仿真, 实验验证

Abstract: To achieve accurate prediction and experimental validation of noise in permanent magnet synchronous motors,a hexahedral acoustic finite element simulation method that is highly consistent with standardized experimental measurement procedures is proposed in this paper. A 10-pole 12-slot permanent magnet synchronous motor is taken as the study object. By establishing an electromagnetic-structural -acoustic multiphysics coupling model,the electromagnetic forces are calculated and the vibration response of the motor housing is obtained. Subsequently,the acoustic radiation is calculated using the acoustic finite element method with a hexahedral response surface. The proposed method is verified through standardized noise tests. The results show that the overall sound pressure levels obtained from simulation and experiment are 35. 42 dB and 32. 7 dB, respectively, with a relative error of 8. 32%. Furthermore, spectral distribution characteristics are highly consistent. This error is within the acceptable range in engineering, which effectively verifies the accuracy and practical value of the proposed simulation method for motor noise prediction. An effective solution is provided for the systematic alignment between simulation and standardized experimental measurements.

Key words: permanent magnet synchronous motor ( PMSM ), noise, hexahedral acoustic simulation, experimental validation

王　毅, 杨晨炜, 殷鑫科, 李晓贝, 郑　伟, 熊敏琪. 面向实验验证的永磁同步电机噪声仿真方法研究[J]. 微特电机, 2025, 53(12): 19-28.

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