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船舶用永磁同步电机的电磁振动水平直接影响船舶的综合性能。南京师范大学电气与自动化工程学院、中国船舶重工集团公司第七〇四研究所的陈少先、丁树业、申淑锋、戴瑶、杨智，在年第5期《电工技术学报》上撰文，针对一台50kW船舶用表贴式永磁同步电机，提出一种混合磁极转子结构来削弱低阶电磁激振力谐波分量进而抑制电磁振动。他们的研究结果表明，优化后的电机在保持良好转矩性能的同时，电磁振动得到了有效抑制，并通过样机实验验证了仿真结果的有效性。

电机作为船舶重要动力组成部分，大量应用于风机、泵机、发电设备及推进装置中。电机在旋转的同时必然会引起机械结构的振动，影响电机稳定运行。同时，由振动引起的噪声也会导致船员反应速度下降，严重情况下还可能引起神经系统疾病发生，因此，大部分造船厂对电机振动等级都有很高要求，往往将振动性能与电气性能作为同等级评判标准。

永磁同步电机因具有高功率密度、运行可靠等优点，被广泛应用于船舶驱动领域，但是一台设计不良的永磁同步电机却可能存在严重的振动噪声问题。永磁同步电机的噪声辐射与电磁振动之间存在很强的关联性，研究永磁同步电机电磁振动及其激振源的相关问题对于提高船舶用电机综合性能和产品竞争力具有重要现实意义。

表贴式永磁同步电机的永磁体安装在转子铁心圆周表面，隐极结构有利于降低其磁场谐波。同时，表贴式永磁同步电机较低的转矩脉动确保了电机的稳定运行，并且由于其结构简单、便于维护，此类电机在船舶驱动领域的应用更为广泛。

电磁振动主要由作用在电机定子结构上的电磁激振力波动引起，在如何抑制永磁同步电机电磁激振力和电磁振动的方法上，国内外做了很多研究，主要可以分为两大类：一类是对电机控制策略进行优化；另一类是优化电机本体结构，即通过调整电机定、转子结构或参数来抑制电磁激振力和电磁振动。目前针对永磁同步电机电磁振动抑制方法的研究颇多，然而一些减振方法会同时带来电机输出转矩的降低或者制造复杂性的提高。

南京师范大学电气与自动化工程学院、中国船舶重工集团公司第七〇四研究所的科研人员，以一台50kW船舶用表贴式永磁同步电机为研究对象，对其电磁性能以及振动特性进行了详细的计算分析，并提出一种混合磁极转子结构来优化其电磁激振力进而抑制电磁振动，构建电机电磁场有限元和磁-固耦合分析模型，对比优化前后电机的各项电磁性能，并通过样机实验，验证了仿真结果的准确性。

图1电机二维电磁结构图2样机测试平台

他们指出，本次研究的船舶用表贴式永磁同步电机的电磁激振力是其振动主要来源，通过有限元仿真得到电机电磁激振力空间阶数为4及其整数倍，频率为电机基频偶数倍，与解析推导结果一致，其中，动态电磁激振力的峰值出现在4阶2倍频分量，此分量在电机内引起了较大振动。

图3混合磁极转子结构

另外，与现有的电机结构优化方法相比，本次研究提出的混合磁极转子结构制造工艺更为简单，并在保持电机输出平均转矩与原结构相同的情况下，降低了电机的转矩波动。

研究人员最后表示，转子经优化后的结构在一定程度上抑制了电机的电磁激振力，电机经优化后的最大振动速度幅值较优化前降低了29.43%。

本工作成果发表在年第5期《电工技术学报》，论文标题为“船舶用表贴式永磁同步电机的电磁振动分析与抑制”。本课题得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和江苏省青蓝工程项目的支持。

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