本篇文章为江苏大学刘国海教授、陈前教授团队发表在Chinese Journal of Electrical Engineering2023年第2期的原创性文章，题为《Vibration and Noise Optimization of New Asymmetric Modular PMaSynRM》。对本文内容感兴趣的朋友可以点击文末的“阅读原文”或扫描下方二维码，免费获取全文阅读。

论文亮点

本文提出了一种新型非对称永磁辅助同步磁阻电机（PMaSynRM）的优化结构，以降低其振动和噪声。由于磁障结构不规则，对于非对称转子的优化，若进行解析分析，建模复杂且准确性不高。而进行电机的瞬态场有限元分析时，耗时较长且优化效率低下。本文将瞬态场分析转化为静磁场分析，在不影响准确度的情况下实现电机优化的快速分析。不对称结构电机振噪优化应更加注意不平衡磁力（UMF），本文建立了UMF与转子相对磁导之间的关系，并以转子相对磁导为优化目标进行转子结构优化。通过减小相应转子相对磁导的幅值来削弱UMF，从而减小电机的振动噪声。

研究背景

为了给乘客更好的乘车体验，对电动汽车所用电机的性能提出了更高的要求，除了安全可靠、高效外，低振动噪声也是消费者选择时的重要指标之一。电动汽车的电机噪声主要是高频噪声，长时间处于该环境让人心烦意乱，不仅会对身体造成危害，而且会严重影响驾驶人的安全行驶。因此，衍生出了对电驱动系统振动噪声的研究。关于电机振动噪声的研究是个由来已久的问题，电机振噪分析涉及电磁、结构、声场等多个分析步骤，从而会导致计算误差逐步累积。除此之外，电机结构模态分析及振噪分析涉及部分简化，因此较难获取精确的振噪分析结果，本研究一直是电机研究中的难点问题。目前，关于电机振噪的研究集中于对称结构电机，关于不对称结构电机产生的不平衡电磁力（Unbalanced Magnetic Force，简称UMF）的相关研究较少，所以进行不对称PMaSynRM振噪特性分析及振噪优化具有重要意义。

试验结果

通过比较原电机和优化后的电机在900 r/min和2.1 Nm时的振动加速度频谱图。得出两个电机的加速度峰值点基本是一致的。优化后电机的加速度幅值有明显的减小趋势，最大值从0.57 m/s2减小到0.35 m/s2，减小了38.6%。并且，整体来看，其他较大振动点幅值也被减小。因此，优化后的电机模型达到了预期优化目标。噪声峰值与加速度峰值具有很好的一致性。对于两个电机，声功率级的幅值在fr、37fr和119fr处较大。因为在这些频率下的加速度相对较大，所以它们也会产生相对较大的噪声。优化前后的电机声功率总体趋势基本一致，但优化后的电机声功率级幅值整体较小。总体来看，声功率级的均方根值从32 dB减小到25 dB，噪声水平大大降低。

本文针对一台新型不对称模块化PMaSynRM，对其从径向压力，结构模态、振噪特性进行了分析，得出该类型电机的振噪特点。基于模块化分析，提出了定子优化模型。根据转子相对磁导，经参数化分析，提出了转子优化模型，从而确定最优电机模型。通过优化前后电机性能对比，验证了优化模型的有效性。该论文为该类型电机的振噪优化提供了方向，有助于低振动噪声电机的设计。

刘国海，扬州市人，博士，教授，博士生导师，IET Fellow，国家“有突出贡献中青年专家”，享受国务院政府特殊津贴，入选“国家百千万人才工程”，IEEE高级会员。1985年获原江苏工学院工业电气自动化学士学位；1988年和2002年分别获东南大学电机与电器硕士学位、控制理论与控制工程博士学位；2003-2004年国家留学基金委选派赴英国谢菲尔德大学电气电子系作高级访问学者。历任电气信息工程学院党总支副书记、副院长、党委书记、院长。现为江苏省一级重点学科和优势学科“控制科学与工程”博士点学科带头人、江苏省电动车辆驱动与智能控制重点实验室主任、机械工业新能源车辆电机驱动与控制重点实验室主任、江苏省高等学校优秀科技创新团队“电动车辆高性能电机驱动系统”带头人。