分数槽永磁同步电机电磁力波抑制分析

微特电机 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (6): 37-.

分数槽永磁同步电机电磁力波抑制分析

殷鑫科^1,2,王　毅^1,2,安　翼^1,2,李晓贝^1,2,杨晨炜^1,2,苏静静^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

出版日期:2025-06-28 发布日期:2025-06-27
作者简介:殷鑫科( 2002—) ,男,硕士研究生,研究方向为永磁同步电机、振动、噪声故障诊断等技术。

Analysis of Electromagnetic Force Wave Suppression in Fractional-Slot Permanent Magnet Synchronous Motors

YIN Xinke^1,2, WANG Yi^1,2, AN Yi^1,2, LI Xiaobei^1,2, YANG Chenwei^1,2, SU Jingjing^1,2

1. Beijing Institute of Precision Mechatronics and Controls,Beijing 100076,China;
2. Innovation Center for Control Actuators,Beijing 100076,China

Online:2025-06-28 Published:2025-06-27

摘要/Abstract

摘要： 针对分数槽永磁同步电机的振动大、噪声高问题,提出磁极偏心和齿顶外侧偏心协同优化方法。通过解析气隙磁密谐波和电磁力波分布特性,对比分析磁极偏心距和齿顶偏心距对径向电磁力波幅值的影响规律,确定最优参数组合。仿真结果表明,优化后气隙磁密谐波畸变率降低,12 阶及以上电磁力谐波幅值显著衰减,典型高阶次谐波( 20、24、30、36 阶) 降幅达 55. 8% ~ 90. 3%,A 计权声压级较原模型降低了 46. 4%;实验结果表明,优化样机的声压级实测值为 46. 4dB( A) ,与仿真值偏差为 3. 9%,验证了所提方法的有效性和仿真结果的准确性。

关键词: 永磁同步电机, 电磁力波抑制, 拓扑优化, 噪声

Abstract: Aiming at the problems of the large vibration and high noise of fractional-slot permanent magnet synchronous motors, a collaborative optimization method combining magnetic pole eccentricity and tooth tip outer-side eccentricity was proposed. By analyzing the harmonic characteristics of air gap magnetic flux density and electromagnetic force wave distribution, the influence of magnetic pole eccentricity and tooth tip eccentricity on radial electromagnetic force wave amplitude was comparatively analyzed, through which the optimal parameter combination was determined. Simulation results show that after optimization, the harmonic distortion rate of air gap magnetic flux density decreases significantly,
with 12th-order and higher electromagnetic force harmonics being remarkably attenuated. Typical high-order components
( 20th, 24th, 30th, and 36th orders) exhibit amplitude reductions ranging from 55. 8% to 90. 3%, while the A-weighted
sound pressure level was reduced by 46. 4% compared to the original model. Experimental verification demonstrates that the
measured sound pressure level of the optimized prototype reaches 46. 4dB( A) , showing a 3. 9% deviation from simulation
results, which validates the effectiveness of the proposed method and the accuracy of simulation outcomes.

Key words: permanent magnet synchronous motors ( PMSM ), electromagnetic force wave suppression, topology optimization, acoustic noise

中图分类号:

TM351

殷鑫科, 王　毅, 安　翼, 李晓贝, 杨晨炜, 苏静静. 分数槽永磁同步电机电磁力波抑制分析[J]. 微特电机, 2025, 53(6): 37-.

YIN Xinke, WANG Yi, AN Yi, et al.. Analysis of Electromagnetic Force Wave Suppression in Fractional-Slot Permanent Magnet Synchronous Motors[J]. Small & Special Electrical Machines, 2025, 53(6): 37-.

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