定子永磁型对转双转子高速飞轮电机电磁振动分析及优化设计

严作光; 杨雨彬; 张萌; 郭鸿莹; 吴绍朋

西安交通大学学报 ›› 2026, Vol. 60 ›› Issue (1) : 201 -210+222.

严作光, 杨雨彬, 张萌, 郭鸿莹, 吴绍朋

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摘要

为解决定子永磁型对转双转子高速飞轮电机(SPMCRDR-HSEM)自身典型双凸极结构及高速、高频运行所引起的高电磁振动问题，围绕该电机开展电磁振动分析及优化设计。依据麦克斯韦应力方程构建SPMCRDR-HSEM径向电磁力半解析计算模型，确定引起电磁振动的最低阶径向电磁力谐波阶次。针对最低阶径向电磁力，提出一种分裂容错齿新结构，分析其径向电磁力及电磁振动抑制原理。采用优劣解距离法确定分裂容错齿最优结构参数，并基于有限元法对采用传统容错齿结构和分裂容错齿结构的两台SPMCRDR-HSEM径向气隙磁密、径向电磁力、电磁振动以及输出转矩等性能进行对比分析。研究结果表明，优化后的SPMCRDR-HSEM在保持良好转矩性能的同时，其内、外电机容错齿处振动加速度分别降低了42.10%和44.42%,电磁振动得到有效抑制。搭建实验平台进行振动实验测试，测试结果与仿真结果相符，验证了所提出的分裂容错齿结构的合理性及优化方法的有效性，拓宽了定子永磁型电机应用领域，为定子永磁型电机电磁振动抑制提供了新思路。