阅读说明：本技术 基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法 (Method for reducing noise of chamfer angle of stator tooth shoulder of alternating-current traction motor based on inscribed arc ) 是由 *** 刘东浩 严颖 姜海鹏 张铸 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法,步骤如下：以定子齿肩角顶点为端点,从端点开始,沿定子齿肩角两侧边按一定长度等距离取两点,并以这两点作为内切圆弧的相切点D1和D2,再通过两个相切点D1和D2作齿肩角的内切圆弧,并沿该内切圆弧削去该齿肩角。本发明针对交流牵引电机定子齿部两侧齿肩,以内切圆弧方式削去其靠近转子侧的齿肩角,在基本不影响电机其它性能的情况下,能有效减缓电机定子齿肩到定子槽口处的磁导率突变,进而可显著抑制其低阶电磁力波的幅值,从而达到有效降低电机电磁噪声的目的。(The invention discloses an inscribed arc-based method for reducing noise of a chamfer of a stator tooth shoulder of an alternating-current traction motor, which comprises the following steps of: taking the vertex of the stator tooth shoulder angle as an end point, taking two points at equal distance along two side edges of the stator tooth shoulder angle from the end point according to a certain length, taking the two points as tangent points D1 and D2 of an inscribed circular arc, then taking the two tangent points D1 and D2 as the inscribed circular arc of the tooth shoulder angle, and cutting off the tooth shoulder angle along the inscribed circular arc. The invention aims at the tooth shoulders on the two sides of the stator tooth part of the alternating-current traction motor, the tooth shoulder angles close to the rotor side are cut off in an inscribed circular arc mode, and under the condition of basically not influencing other performances of the motor, the magnetic conductivity mutation from the tooth shoulders of the motor stator to the slot of the stator can be effectively slowed down, so that the amplitude of low-order electromagnetic force waves of the motor stator can be obviously inhibited, and the aim of effectively reducing the electromagnetic noise of the motor is fulfilled.)

基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法

技术领域

本发明涉及一种电机降噪方法，特别涉及一种基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法。

背景技术

交流牵引电机因具有结构简单坚固、运行可靠、功率大、转速高等系列优点而在众多领域得到了日益广泛的应用。然而电机在运行时会产生较大的噪声，不仅对工作环境与人类健康造成了不利影响，而且限制了其在某些特殊领域的推广应用，因而开展电机降噪研究具有重要意义。

造成交流牵引电机噪声过大的主要因素在于其运行时产生的电磁噪声，为此目前国内外针对如何降低电机电磁噪声开展了广泛研究，并提出了多种可降低其电磁噪声的方法，包括通过更改电机槽配比、采用转子斜槽设计、改变电机气隙长度、改进电机装配工艺、优化电机控制方法等，虽取得了一定的效果，但离实际降噪要求仍有较大的距离。

文献“基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法”《电工技术学报》(作者：李岩、李双鹏、周吉、李龙女)介绍了一种针对永磁同步电机采用定子齿削角方式来降低其电磁噪声的方法，取得了较好的效果。在该文献中，针对永磁同步电机定子齿所采用的削角方式是直线式削角方式，即以直线方式削去其定子齿肩角，这种削角方式虽达到了较好的降噪效果，但仍未能达到期望的降噪要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种操作简单、降噪效果好的基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法，步骤如下：

1)以定子齿肩角顶点为端点，从端点开始，沿定子齿肩角两侧边按一定长度等距离取两点，并以这两点作为内切圆弧的相切点D1和D2；

2)通过两个相切点D1和D2作齿肩角的内切圆弧，并沿该内切圆弧削去该齿肩角。

上述基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法，所述步骤2)中，内切圆弧的半径由定子齿肩角顶点到两侧边相切点的距离及齿肩角的夹角确定，所述关系如下：

式中：R为内切圆弧的半径，L为定子齿肩角顶点到两侧边相切点的距离，α为齿肩角的夹角。

上述基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法，所述定子齿肩角顶点到两侧边相切点的距离相等。

上述基于内切圆弧的交流牵引电机定子齿肩削角降噪方法，所述定子齿肩角顶点到两侧边相切点的距离小于电机定子槽口的高度。

本发明的有益效果在于：本发明针对交流牵引电机定子齿部两侧齿肩，以内切圆弧方式削去其靠近转子侧的齿肩角，在基本不影响电机其它性能的情况下，能有效减缓电机定子齿肩到定子槽口处的磁导率突变，进而可显著抑制其低阶电磁力波的幅值，从而达到有效降低电机电磁噪声的目的。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明实施例中的交流牵引电机定子结构示意图。

图3为本发明实施例中的交流牵引电机定子齿部示意图。

图4为本发明实施例中的交流牵引电机定子齿肩内切圆弧式削角示意图。

图5为交流牵引电机定子齿肩直线式削角示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图2所示，图2为本发明实施例中的交流牵引电机定子结构示意图。图中各序号分别表示：1-定子铁心，2-定子铁心轭部，3-定子铁心齿部。

如图3所示，图3为本发明实施例中的交流牵引电机定子齿部示意图；如图4所示，为本发明实施例中的交流牵引电机定子齿肩内切圆弧式削角示意图。结合图3和图4，图中各序号分别表示：4-定子槽口，5-齿顶，6-齿肩角顶点，7-齿肩，8-槽口高度H₀₁，9、10分别为内切圆弧与定子齿肩两侧边的相切点D1和D2，11-内切圆弧半径R，12-内切圆弧的圆心O，13-内切圆弧。

本发明实施例保持电机转子结构不变，通过对电机定子铁心齿部3两侧齿肩7进行削角处理，来达到削弱其电磁噪声的目的，如图1所示，其具体实施方式为：

1)以定子齿肩角顶点6为端点，从端点开始，沿定子齿肩角两侧边按一定长度等距离取两点，并以这两点作为内切圆弧13的相切点D1和D2；

2)通过两个相切点D1和D2作齿肩角的内切圆弧13，并沿该内切圆弧13削去该齿肩角。

所述步骤2)中，内切圆弧13的半径R由定子齿肩角顶点6到两侧边相切点D1和D2的距离L及齿肩角的夹角α确定，所述关系如下：

式中：R为内切圆弧13的半径，L为定子齿肩角顶点到两侧边相切点的距离，定子齿肩角顶点到两侧边相切点的距离相等，且定子齿肩角顶点到两侧边相切点的距离小于电机定子槽口高度H₀₁；α为齿肩角的夹角。

对于电机定子铁心齿部，按上述方法削去其齿肩角的数量，可根据需要进行确定。

针对本发明提出的降噪方法，以某型号交流牵引电机为例进行噪声分析，其主要技术参数如表1所示。

表1

本发明实施例采用ANSYS分析软件首先对上述电机在未经削角处理时的噪声进行分析，其基本方法是：首先通过ANSYS分析软件中Maxwell模块对电机进行电磁场分析得到其径向电磁力数据，再将该数据加载到Harmonic Response模块中的3D电机模型中，进行谐响应分析，之后将得到的数据耦合到Harmonic Acoustic模块中的3D声场模型中，进行声场仿真，再经过后处理得到其噪声数据。根据上述方法并利用表1所示参数对所述电机进行噪声分析，得到相应的噪声数据为：67.904dB。该噪声值即为上述电机在未经削角处理时的噪声数据。

再针对上述电机采用本发明提出的内切圆弧削角法进行削角处理，即针对上述电机以内切圆弧方式削去其定子齿部两侧齿肩靠近转子侧的齿肩角，然后利用ANSYS分析软件采用上述相同方法进行噪声分析，同时与文献“基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法”提出的直线式削角法进行对比分析。其中图4所示为本发明实施例提供的交流牵引电机定子齿肩内切圆弧式削角示意图，图5所示为交流牵引电机定子齿肩直线式削角示意图。在图5中，各序号分别表示：6-齿肩角顶点，7-齿肩，8-槽口高度H₀₁，14-削角切线(直线)，15、16-分别为切削点D1’和D2’，即切削直线与定子齿肩两侧边的相交点。具体操作如下：

从电机齿肩角顶点6到两侧边切削点(相切点)等距离任取两组数据，如分别取0.4mm、0.6mm，分别采用内切圆弧式削角法和直线式削角法削去其齿肩角，然后再分别采用ANSYS软件进行噪声分析，得到相应的噪声数据如表2所示。

表2

序号	切削点距离(mm)	直线式削角法(dB)	内切圆弧式削角法(dB)
				1	0.4	52.793	47.391
2	0.6	48.626	44.636

根据表2所得两种削角方法对应的噪声值，相对于电机未削角时的噪声数据，其下降的百分比分别如表3所示。

表3

序号	切削点距离(mm)	直线式削角法(％)	内切圆弧式削角法(％)
				1	0.4	22.25％	30.20％
2	0.6	28.39％	34.27％

从表2和表3可见，采用内切圆弧式削角法对交流牵引电机定子齿肩进行削角处理后，其噪声相对于直线式削角法下降十分明显，因而说明内切圆弧式削角法具有更好的降噪效果，因而具有更好的应用价值。