考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2016.07.021

东北大学学报:自然科学版 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (7): 1008-1013.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2016.07.021

考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性

陈星^1,2，苑士华¹，陈凯¹，任勇²

(1. 北京理工大学车辆传动重点实验室，北京100081； 2. 重庆长安新能源汽车有限公司，重庆401120)

收稿日期:2014-11-21 修回日期:2014-11-21 出版日期:2016-07-15 发布日期:2016-07-13
通讯作者: 陈星
作者简介:陈星(1985-)，男，江西南昌人，北京理工大学博士研究生; 苑士华(1955-)，男，黑龙江哈尔滨人，北京理工大学教授，博士生导师.
基金资助:
“十二五”国家部委支撑计划项目(62201020204).

Torsional Vibration Characteristics of PMSM for HEV Considering the Electromagnetic Excitation

CHEN Xing^1,2， YUAN Shi-hua¹， CHEN Kai¹， REN Yong²

1. Science and Technology on Vehicular Transmission Laboratory， Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China; 2.Chongqing Changan New Energy Automobile Co.， Ltd.， Chongqing 401120，China.

Received:2014-11-21 Revised:2014-11-21 Online:2016-07-15 Published:2016-07-13
Contact: CHEN Xing
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摘要/Abstract

摘要： 研究了车用永磁同步电机转子系统在电磁激励与机械激励作用下的非线性扭振特性.建立了电磁激励作用下的转子系统机电耦合扭振振动模型，利用多尺度法求解了振动方程，确定了电机-转子系统扭振的稳态解及其稳定性.分别研究了永磁同步电机内功率因数角、极对数、电机运行的磁饱和系数以及转子系统的扭转刚度等对转子系统扭转振动特性的影响.研究结果表明:合理地控制和设计永磁同步电机的电磁与机械参数，可以避开车用永磁同步电机转子系统的扭转振动系统可能出现的跳跃及分岔等不稳定现象.

关键词: 机电耦合, 永磁同步电机, 扭振, 多尺度法, 稳定性

Abstract: An nonlinear torsional vibration characteristics of permanent magnet synchronous motor’s rotor system under the electromagnetic and mechanical excitations were investigated. The model of electromechanical excitation was derived by an energy method. The method of multiple scales was used to solve the equation of motion. The steady state solutions and stability were determined. The effects of inner power factor angle， pole pairs， saturation coefficient and torsional stiffness of shaft on rotor system torsional vibration were studied. The results indicate that it could avoid the amplitude jump and bifurcation instability phenomenon through the reasonable control of permanent magnet synchronous motors and design of electromagnetic and mechanical parameters.

Key words: electromechanical coupling, PMSM (permanent magnet synchronous motor), torsional vibration, multiscale method, stability

中图分类号:

TH113

陈星，苑士华，陈凯，任勇. 考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(7): 1008-1013.

CHEN Xing， YUAN Shi-hua， CHEN Kai， REN Yong. Torsional Vibration Characteristics of PMSM for HEV Considering the Electromagnetic Excitation[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2016, 37(7): 1008-1013.

参考文献

[1]Shin H J，Choi J Y，Park H I，et al.Vibration analysis and measurements through prediction of electromagnetic vibration sources of permanent magnet synchronous motor based on analytical magnetic field calculations［J］.IEEE Transaction on Magnet， 2012，48(11):4216-4219.
[2]Shaltout A A.Analysis of torsional vibration in starting of large squirrel cage induction motors［J］.IEEE Transaction on Energy and Conversion，1994，9(1):135-138.
[3]Lundstrm N L P，Aidanp J O.Dynamic consequences of electromagnetic pull due to deviations in generator shape ［J］.Journal of Sound and Vibration，2007，301 (1/2):207-225.
[4]Jason D E，Zhu Z Q，Howe D.Rotor resonances of high-speed permanent magnet brushless machines ［J］.IEEE Transaction on Industry Applications，2000，38(6):1542-1548.
[5]Pennacchi P.Computational model for calculating the dynamical behavior of generators caused by unbalanced magnetic pull experimental validation ［J］.Journal of Sound and Vibration，2008，312(1/2):332-353.
[6]Guo D，Chu F，Chen D.The unbalanced magnetic pull and its effects on vibration in a three-phase generator with eccentric rotor［J］.Journal of Sound and Vibration，2002，254(2):297-312.
[7]邱家俊，杨志安.发电机组转子轴系扭振双重共振的理论与实验研究［J］.应用力学学报，1999，16(3):33-38.(Qiu Jia-jun，Yang Zhi-an.A theoretical and experimental investigation of double resonances of a rotor-shafting torsional vibration system of a generator set［J］.Chinese Journal of Applied，1999，16 (3)，33-38.)
[8]Niu X Z，Qiu J.Investigation of torsional instability，bifurcation，and chaos of a generator set ［J］.IEEE Transaction on Energy Conversion，2002，17(2):164-168.
[9]杨志安，李文兰，邱家俊.发电机组轴系电磁激发扭振主共振与奇异性［J］.天津大学学报，2007，40(7):864-868.(Yang Zhi-an，Li Wen-lan，Qiu Jia-jun. Primary resonanceof generator set shafting torsion vibration excited byelectromagnetism and its singularity［J］.Journal of Tianjin University，2007，40(7):864- 868.)
[10]邱家俊.机电耦联动力系统的非线性振动［M］.北京:科学出版社，1996.(Qiu Jia-jun.Nonlinear vibration of coupled mechanical and electric dynamic systems［M］.Bejing:Science prees，1996.)
[11]冯霏，李凌轩，陈亚哲，等.汽车非线性悬架系统共振特性的研究［J］.东北大学学报(自然科学版)，2010，31(2):415-417.(Feng Fei，Li Ling-xuan，Chen Ya-zhe ，et al.Research on resonance characteristics of nonlinear suspension［J］.Journal of Northeastern University (Natural Science)，2010，31(2):415-417.)

[1]	张露文，刘洪娟. 考虑防护和隔离的传染病传播建模与分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(4): 486-494.
[2]	符跃春，韦泽麒，杨丽娜，王玉敏. SiC_f/Ti₂AlNb复合材料的界面反应及热稳定性[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(8): 1105-1112.
[3]	郭隆基，何满潮，瞿定军，陶志刚. NPR锚杆/索围岩动力响应数值模拟分析[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(8): 1159-1167.
[4]	王述红，魏崴，韩文帅，陈浩. 基于CGWO算法的边坡最小安全系数全局寻优方法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(7): 1033-1042.
[5]	佘黎煌，刘平凡，张石，许方晗. 一种高精度低复杂度的改进Root-MUSIC算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(4): 457-463.
[6]	赵春雨，端维海，姜孟超，王元昊. 双液压马达驱动沉桩系统的自同步理论[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(10): 1446-1453.
[7]	曾小华，陈虹旭，崔臣，宋大凤. 考虑铁损的永磁同步电机无位置传感器控制算法[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(1): 102-110.
[8]	孙子涵，王述红，杨天娇，刘欢. 降雨条件下多层土坡入渗机理与稳定性分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(8): 1201-1208.
[9]	王述红，王鹏宇，刘宇，朱宝强. 不同位置空洞条件下隧道的破坏模式试验研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(6): 863-869.
[10]	宋大凤，高福旺，曾小华，于福康. 混合动力汽车传动系统扭振建模与分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(5): 679-685.
[11]	刘震，苗述，李汶浍，刘晶晶. 基于Super-Twisting滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(5): 741-746.
[12]	王大志，李汶浍，袁天清，周迎宾. 基于高频信号注入的永磁同步电机转子位置估计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(9): 1234-1239.
[13]	刘宇，王鹏宇，王述红，凌爽. 隧道结构病害机理及理论量化方法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(8): 1185-1190.
[14]	杨冬梅，陈金莹. 非线性切换奇异系统的自适应状态反馈控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(6): 761-765.
[15]	张雪峰，刘博豪. 带有传感器故障的不确定分数阶系统观测器设计[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(5): 619-624.

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