自通风永磁同步电机的气动噪声优化

摘要

为准确预测和优化自通风永磁同步电机(SVPMSM)高转速下的气动噪声特性，采用计算流体力学与Lighthill声类比相结合的方法对电机气动噪声进行了仿真计算，其中，采用RNG k-ε模型和大涡模拟对电机内流场进行仿真计算，在此基础上利用Lighthill声类比法进行声学求解，并通过试验进行验证。建立无风道的简化模型研究了风扇不同结构参数对气动噪声的影响，利用整机仿真模型研究了风道膨胀腔结构对气动噪声的影响。研究结果表明，电机在4250 r/min转速下整机仿真计算的气动噪声声功率级与试验值的差距为0.6 dB(A),表明仿真模型能够有效预测电机气动噪声。电机优化研究发现，风扇内半径大小和叶片弯曲弧度的变化对风扇流场结果影响较小，因而气动噪声相差不大；相比于叶片数量较少、叶片不等距排布，叶片数量较多、叶片等距排布时有更好的声学特性；在电机风道中加入膨胀腔对电机噪声的低频有较好的降噪效果，加入长度为94.4 mm的膨胀腔比长度为134.4 mm的膨胀腔有更低的声功率级，同时，风道内设置两个膨胀腔比只设置一个膨胀腔有更好的降噪效果。

关键词

永磁同步电机 / 气动噪声 / 计算流体力学 / Lighthill声类比

基金资助

国家自然科学基金(51975515)