关于电机振动噪声分析你可能不了解的

电机设计中的槽极配合决策：振动噪声分析与优化


引言：电机设计中的振动与噪声

在电机设计领域，振动与噪声问题一直是工程师们面临的关键技术挑战之一。随着用户对于电机性能（如效率、强度和静音性）的高标准要求，电机噪声的控制变得尤为重要。网络上的技术大神们广泛分享了利用复杂软件的强大后处理能力进行噪声分析的方法，强调了数据分析的多维性和直观性。然而，对于实际设计人员来说，如何在满足特定性能指标如安装空间、额定功率与转速的约束下，科学地选取最优的槽极配合，以实现最小振动和低噪声输出，成为了迫切需要解决的问题。

槽极配合对电机性能的影响

电机设计之初，面对空间限制，选择合适的槽极配合是至关重要的步骤。槽极相互作用直接关系到电机在实际运行过程中的振动和噪声特性。本文将围绕此核心问题，分析选择不同槽极配合方案如何影响电机性能，并以150mm外径（采用内转子设计）作为约束条件，通过详细参数对比和仿真验证，探讨最优槽极配合的选择依据和优化目标。

解决问题思路形成与操作方法


在典型电机设计问题中，提出如下关键问题与解决策略：




1. 绕组分布影响评估：分数槽方案的选择，着重于每极每相槽数$q=N/D$（$N$为绕组直数，$D$为槽数）的分布均匀性对气隙磁通密度分布以及空载反电势波形低谐波含量的贡献。评估绕组分布对振动噪声的影响机制。

2. 磁势对称性评估：磁极间磁拉力的平衡性，包括$D$参数（非偶数的更常数）对单边磁拉力的影响。讨论在同一电磁方案下，不同槽极配合如何影响电机运行过程中的径向力分布及其对振动噪声的影响。

3. 周期数对基波周期的影响分析：当N保持不变而改变D时，对电机的固有频率和振动响应的影响机制进行探究。探讨非偶数基波周期数对电机振动特性的作用。

4. 固有频率差异对性能影响：比较不同槽极配合下电机固有频率的差异，分析其对稳定性、振动响应和噪声特性的潜在影响。

参数对比与仿真验证

综合上述问题，我们对比分析了三种不同槽极配合的电磁方案，分别为9S10P、12S10P和12S14P，重点考察其在满足1可用空间、额定功率输出（1kW，额定电压72V、1000rpm转速）条件下的参数差异。通过ANSYS MAXWELL软件进行有限元瞬态场仿真，评估不同槽极配合对电机效率、振动和噪声的综合影响。

仿真结果与噪声特性对比分析

9S10P方案中，绕组分布存在显著特点，但在实现效率与振动噪声性能优化时，其潜在的优势是否超过了设计上的复杂性需进一步验证。

12S10P与12S14P两方案中，磁势关于原点对称且具备较小差异，通过谐响应频谱分析，表明在振动控制方面有较优性能，特别是12S14P方案，通过多占完成快速降低电动噪声，在高频振动响应面相对平稳，解构了不同槽数在高效运行与机械静音效果上的协同作用机制。

结论