(19)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(71)申請(qǐng)人中國人民解放軍海軍工程大學(xué)地址430033湖北省武漢市硚口區(qū)解放大道717號(hào)(72)發(fā)明人程思為任強(qiáng)李興洪呂亞軍(74)專利代理機(jī)構(gòu)武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104專利代理師馬輝張繼東本發(fā)明涉及永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，包括如下步驟：A)判定永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的根據(jù)永磁電機(jī)d-q軸電壓方程，解析出諧波電壓注入公式；C)向電機(jī)中開環(huán)注入諧波電壓，通過調(diào)整諧波幅值和相位，完成齒槽頻率振動(dòng)對(duì)消。本發(fā)明永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，通過額外注入一個(gè)同頻的零階電磁力，直接對(duì)消產(chǎn)生齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)的電磁振源，物21.一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，其特征在于：包括如下步驟：A)判定永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型是否為呼吸模態(tài)，若是，進(jìn)入步驟B);B)根據(jù)永磁電機(jī)d-q軸電壓方程，解析出諧波電壓注入公式，解析諧波電壓注入公式時(shí)，首先引入一個(gè)齒槽頻率零階電磁力，即注入一個(gè)幅值、相位可調(diào)，且以齒槽頻率交變的i分量，公式如下：式中，ia,v表示注入的d軸電流分量，v表示齒槽諧波次數(shù)，即齒槽頻率相對(duì)于電基頻的倍數(shù)，θ表示永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置電角度，I,表示注入的ia分量幅值，0,表示注入的ia分量相位，采用直接開環(huán)注入諧波電壓方式，根據(jù)永磁電機(jī)d-q軸電壓方程及坐標(biāo)變換矩陣，解析出諧波電壓注入公式為：表示電角速度；C)向電機(jī)中開環(huán)注入諧波電壓，通過調(diào)整諧波幅值和相位，完成齒槽頻率振動(dòng)對(duì)消。2.如權(quán)利要求1所述永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，其特征在于：所述步驟A)中，判定永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型包括如下步驟：A1)在永磁電機(jī)機(jī)座適當(dāng)位置布置若干徑向、切向振動(dòng)測點(diǎn)，相鄰振動(dòng)測點(diǎn)位置任意；A2)提取永磁電機(jī)齒槽頻率的振動(dòng)幅值和相位，并計(jì)算不同振動(dòng)信號(hào)之間的互相位信A3)若永磁電機(jī)機(jī)座圓周各處的齒槽頻率振動(dòng)以徑向振動(dòng)為主，且相位基本同相，則表明永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型為呼吸模態(tài)。3.如權(quán)利要求1所述永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，其特征在于：所述步驟C)中，根據(jù)諧波電壓形式，利用電機(jī)控制器直接注入對(duì)應(yīng)頻率的諧波電壓，通過調(diào)整i分量的幅值和相位，使得齒槽頻率振動(dòng)達(dá)到最優(yōu)。4.如權(quán)利要求1所述永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，其特征在于：所述步驟C)中，為找到使得齒槽頻率振動(dòng)最優(yōu)的i分量的幅值和相位的調(diào)整過程如下：齒槽頻率振動(dòng)變化3dB以上，記錄此時(shí)的諧波幅值Iv?;C2)諧波幅值I?不變，在0~2π范圍內(nèi)諧波相位等間隔π/3變化，確定齒槽頻率振動(dòng)最優(yōu)的諧波相位所在扇區(qū)；C3)諧波幅值I不變，在步驟C2)中確定的扇區(qū)內(nèi)，利用二分查找法，找到齒槽頻率振動(dòng)最小的諧波相位記為θ并記錄；C4)諧波相位θ1不變，在諧波幅值I?附近，利用二分查找法，找到齒槽頻率振動(dòng)最小的諧波幅值即為I?并記錄，Iv?和0?即為尋找的i分量幅值和相位。5.如權(quán)利要求4所述永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，其特征在于：所述步驟36.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器和所述處理器之間互相通信連接，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述處理器通過執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)指令，從而實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法。7.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法。4技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法。背景技術(shù)[0002]永磁電機(jī)具有功率密度高、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于電力推進(jìn)船舶、新能源汽車等各類載運(yùn)平臺(tái)的動(dòng)力系統(tǒng)。在船舶電力推進(jìn)領(lǐng)域，推進(jìn)電機(jī)的振動(dòng)噪聲性能至關(guān)重要，直接影響軍用艦船的聲隱身性，以及民用船舶的舒適性；而在車輛電驅(qū)系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的振動(dòng)噪聲性能也直接影響駕乘舒適性。[0003]齒槽頻率振動(dòng)是永磁電機(jī)的主要特征頻率振動(dòng)之一。對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)的中小型永磁電機(jī)，普遍認(rèn)為該振動(dòng)是由電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的齒槽頻率轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(零階周向力)所激發(fā)。相應(yīng)的電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制抑制方法繁多，技術(shù)成熟度也較高。但是，對(duì)于大型永磁電機(jī)，或定子結(jié)構(gòu)較薄的永磁電機(jī)(如無軸推進(jìn)電機(jī)),其定子呼吸模態(tài)頻率較低，接近電機(jī)齒槽頻率，容易被電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的齒槽頻率零階徑向力所激發(fā)。對(duì)于上述由齒槽頻率零階徑向力激發(fā)的電機(jī)呼吸模態(tài)振動(dòng)，業(yè)界認(rèn)識(shí)較為不足，還鮮有針對(duì)性的抑制方法。[0004]針對(duì)上述問題，根據(jù)呼吸模態(tài)齒槽頻率振動(dòng)的成1)通過增大氣隙長度或使用磁性槽楔削弱電磁振源，降低齒槽效應(yīng)產(chǎn)生的零階徑向電磁力；2)通過加強(qiáng)電機(jī)定子支撐結(jié)構(gòu)，提升電機(jī)定子的呼吸模態(tài)頻率。[0005]但是，上述解決思路會(huì)大幅增加電機(jī)尺寸重量或降低其可靠性，實(shí)用[0006]中國專利(公開日：2022年06月07日、公開式永磁同步電機(jī)的呼吸模態(tài)振動(dòng)抑制方法，獲取定子齒上激發(fā)呼吸模態(tài)振動(dòng)的電磁力頻率；確定與呼吸模態(tài)振動(dòng)相關(guān)的轉(zhuǎn)子諧波磁動(dòng)勢的次數(shù)；調(diào)整與呼吸模態(tài)振動(dòng)相關(guān)的轉(zhuǎn)子諧波磁動(dòng)勢幅值；注入諧波電流并計(jì)算注入后的定子齒上的徑向集中電磁力；獲取與呼吸模態(tài)振動(dòng)同頻率的諧波電磁力的幅值與相位；計(jì)算諧波電流對(duì)損耗與效率的影響。通過調(diào)整轉(zhuǎn)子諧波磁動(dòng)勢并注入正相序和反相序諧波電流，改變每個(gè)定子齒上激發(fā)呼吸模態(tài)振動(dòng)的電磁力間的相位差，將原本的呼吸模態(tài)振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉呛粑B(tài)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁振動(dòng)噪音的顯著抑制。但該專利僅提供了注入諧波電流前后的電磁力公式，并未提供所注入諧波電流的具體公式，以及諧波電流注入的實(shí)現(xiàn)方式。發(fā)明內(nèi)容[0007]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述技術(shù)的不足，提供一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，通過額外注入一個(gè)同頻的零階電磁力，直接對(duì)消產(chǎn)生齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所涉及的永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，包括如下步驟：5A)判定永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型是否為呼吸模態(tài)，若是，進(jìn)入步驟B)根據(jù)永磁電機(jī)d-q軸電壓方程，解析出諧波電壓注入公式，解析諧波電壓注入公式時(shí)，首先引入一個(gè)齒槽頻率零階電磁力，即注入一個(gè)幅值、相位可調(diào)，且以齒槽頻率交變式中，ia,表示注入的d軸電流分量，v表示齒槽諧波次數(shù)，即齒槽頻率相對(duì)于電基相位，采用直接開環(huán)注入諧波電壓方式，根據(jù)永磁電機(jī)d-q軸電壓方程及坐標(biāo)變換矩陣，解析出諧波電壓注入公式為：表示電角速度；C)向電機(jī)中開環(huán)注入諧波電壓，通過調(diào)整諧波幅值和相位，完成齒槽頻率振動(dòng)對(duì)[0009]優(yōu)選地，所述步驟A)中，判定永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型包括如下步A1)所述步驟A)中，判定永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型包括如下步驟：A1)在永磁電機(jī)機(jī)座適當(dāng)位置布置若干徑向、切向振動(dòng)測點(diǎn)，相鄰振動(dòng)測點(diǎn)位置任A2)提取永磁電機(jī)齒槽頻率的振動(dòng)幅值和相位，并計(jì)算不同振動(dòng)信號(hào)之間的互相位信息；A3)若永磁電機(jī)機(jī)座圓周各處的齒槽頻率振動(dòng)以徑向振動(dòng)為主，且相位基本同相，則表明永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型為呼吸模態(tài)。[0010]優(yōu)選地，所述步驟C)中，根據(jù)諧波電壓形式，利用電機(jī)控制器直接注入對(duì)應(yīng)頻率的諧波電壓，通過調(diào)整i分量的幅值和相位，使得齒槽頻率振動(dòng)達(dá)到最優(yōu)。[0011]優(yōu)選地，所述步驟C)中，為找到使得齒槽頻率振動(dòng)最優(yōu)的i分量的幅值和相位的調(diào)整過程如下：直至齒槽頻率振動(dòng)變化3dB以上，記錄此時(shí)的諧波幅值Iv?;C2)諧波幅值I?不變，在0~2π范圍內(nèi)諧波相位等間隔π/3變化，確定齒槽頻率振動(dòng)最優(yōu)的諧波相位所在扇區(qū)；C3)諧波幅值I?不變，在步驟C2)中確定的扇區(qū)內(nèi)，利用二分查找法，找到齒槽頻率振動(dòng)最小的諧波相位記為θ并記錄；C4)諧波相位θ?不變，在諧波幅值I?附近，利用二分查找法，找到齒槽頻率振動(dòng)最6小的諧波幅值即為I?并記錄，I?和0?即為尋找的i分量幅值和相位。[0013]一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器和所述處理器之間互相通信連接，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述處理器通過執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)指令，從而實(shí)現(xiàn)所述永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法。[0014]一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法。1、基于諧波電壓注入方式，在i分量中注入齒槽頻率諧波分量，在氣隙中增加一個(gè)零階脈振磁場，能夠顯著抑制電機(jī)齒槽頻率振動(dòng)；2、采用開環(huán)注入電壓諧波的方式，僅利用電機(jī)控制器即可實(shí)現(xiàn)零階電磁力的注3、通過注入一個(gè)幅值、相位可調(diào)，且以齒槽頻率交變的i分量，能夠?qū)τ来烹姍C(jī)的主磁場幅值進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而產(chǎn)生額外的齒槽頻率零階電磁力；4、根據(jù)電機(jī)齒槽頻率振動(dòng)幅值的變化趨勢，調(diào)整i分量的幅值和相位，能夠顯著降低齒槽頻率振動(dòng)；附圖說明[0016]圖1為本發(fā)明一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法實(shí)施例中永磁電機(jī)機(jī)座振動(dòng)測點(diǎn)布置示意圖；圖2是本發(fā)明一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法實(shí)施例中零階徑向電磁力波示意圖；圖3是本發(fā)明一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法實(shí)施例中永磁電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)簡化示意圖；圖4是本發(fā)明一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法實(shí)施例中永磁電機(jī)齒槽頻率振動(dòng)隨諧波幅值或相位變化趨勢的舉例示意圖。具體實(shí)施方式[0017]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本方案的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒痉桨钢械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本專利保護(hù)的范圍。[0018]一種永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法，包括如下步驟：A)判定永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型是否為呼吸模態(tài)，若是，進(jìn)入步驟B)根據(jù)永磁電機(jī)d-q軸電壓方程，解析出諧波電壓注入公式；C)向電機(jī)中開環(huán)注入諧波電壓，通過調(diào)整諧波幅值和相位，完成齒槽頻率振動(dòng)對(duì)7[0019]具體地，在步驟A)中，判定永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型包括如下步驟：A1)在永磁電機(jī)機(jī)座適當(dāng)位置布置若干徑向、切向振動(dòng)測點(diǎn)，相鄰振動(dòng)測點(diǎn)位置任A2)提取永磁電機(jī)齒槽頻率的振動(dòng)幅值和相位，并計(jì)算不同振動(dòng)信號(hào)之間的互相A3)若永磁電機(jī)機(jī)座圓周各處的齒槽頻率振動(dòng)以徑向振動(dòng)為主，且相位基本同相，則表明永磁電機(jī)定子在齒槽頻率處的主導(dǎo)振型為呼吸模態(tài)。[0020]以圖1為例，圖1為一個(gè)實(shí)施例的永磁電機(jī)機(jī)座振動(dòng)測點(diǎn)布置示意圖，首先，在每個(gè)測點(diǎn)處布置振動(dòng)傳感器，可以同時(shí)測量永磁電機(jī)機(jī)座徑向和切向振動(dòng)，相鄰振動(dòng)測點(diǎn)之間的位置任意；然后，根據(jù)永磁電機(jī)實(shí)際工況計(jì)算齒槽頻率(等于轉(zhuǎn)頻與槽數(shù)的乘積),提取各振動(dòng)測點(diǎn)處齒槽頻率振動(dòng)幅值和相位，并計(jì)算不同振動(dòng)測點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)之間的互相位信息；最后，根據(jù)上述信息，判定齒槽頻率振動(dòng)的主導(dǎo)振型。本實(shí)施例中提供了呼吸模態(tài)振型的判定依據(jù)：永磁電機(jī)機(jī)座圓周各處的齒槽頻率振動(dòng)以徑向振動(dòng)為主，且相位基本同相，當(dāng)滿足此條件時(shí)，說明永磁電機(jī)機(jī)座圓周各點(diǎn)處發(fā)生徑向“同大同小”的微量形變，并受到零階徑向電磁力的作用，其中，如圖2所示，是本實(shí)施例提供的零階徑向電磁力波示意圖。[0021]在步驟B)中，根據(jù)永磁電機(jī)d-q軸電壓方程，解析出諧波電壓注入公式，由于永磁電機(jī)中不可避免地存在齒槽諧波，并產(chǎn)生零階徑向電磁力，進(jìn)而在齒槽頻率處激發(fā)呼吸模態(tài)振型，同時(shí)考慮到齒槽諧波產(chǎn)生的零階徑向電磁力頻率固定、且相位具有確定性，因此，若額外引入一個(gè)齒槽頻率零階電磁力，則有希望對(duì)消呼吸模態(tài)振動(dòng)。其實(shí)現(xiàn)策略為：注入一個(gè)幅值、相位可調(diào)，且以齒槽頻率交變的i分量，對(duì)電機(jī)的主磁場幅值進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而產(chǎn)生額外的齒槽頻率零階電磁力，具體原理介紹如下：如圖3所示，圖3是本實(shí)施例提供的永磁電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)簡化示意圖，包括一對(duì)永磁磁極和一相繞組(a?相),并定義a?相軸線正方向，永磁磁極軸線正方向(即d軸),永磁電機(jī)空式中，B?表示氣隙磁密的幅值，0表示氣隙中任意圓周位置相對(duì)于a?相軸線正方向的周向角度，θ,表示d軸相對(duì)于a?相軸線正方向的周向角度，氣隙電磁力σ,分布為：表示2倍電基頻極數(shù)階電磁力(主力波),在本實(shí)施例中，注入與齒槽頻率相關(guān)的零階電磁力，即注入一個(gè)幅值、相位可調(diào)，且以齒槽頻率交變式如下：ia,v=Icos(vθ+0)式中，ia,表示注入的d軸電流分量，v表示齒槽諧波次數(shù)，即齒槽頻率相對(duì)于電基頻的倍數(shù)，θ表示永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子位置電角度(通常θ和θ僅相差固定的相位角，旋變零位標(biāo)定后，0=0),I,表示注入的i分量幅值，θ,表示注入的i分量相位。8采用直接開環(huán)注入與齒槽頻率相關(guān)的電壓諧波，根據(jù)永磁電機(jī)d-q軸電壓方程及坐標(biāo)變換根據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁電機(jī)電壓方程，由于諧波電9相位變化趨勢的舉例示意圖。由圖4可見，注入某一固定的“有效”諧波幅值時(shí)，隨著諧波相振動(dòng)存在極小值。[0026]具體的，為找到使得齒槽頻率振動(dòng)最優(yōu)的i分量的幅值和相位的調(diào)整過程如下：基波分量的5%;C2)諧波幅值I?不變，在0~2π范圍內(nèi)諧波相位等間隔π/3變化，確定齒最優(yōu)的諧波相位所在扇區(qū)；C3)諧波幅值I?不變，在步驟C2)中確定的扇區(qū)內(nèi)，利用二分查找法，找到齒槽頻率C4)諧波相位θ?不變，在諧波幅值I?附近，利用二分查找法，找到齒槽頻率振動(dòng)最小的諧波幅值記為I?,I?和θ?即為尋找的i分量幅值和相位。[0027]上述實(shí)驗(yàn)示例證明了本申請(qǐng)所提出的基于諧波電壓注入的齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法的有效性。[0028]本實(shí)施例還提供了一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器和處理器之間互相通信連接，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，處理器通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令，從而實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法。以及一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方[0029]本發(fā)明永磁電機(jī)齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)對(duì)消方法從控制角度入手，利用諧波注入的技術(shù)途徑人為引入一個(gè)齒槽頻率零階電磁力，以對(duì)消由電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的零階電磁力，旨在以最小代價(jià)解決齒槽頻率呼吸模態(tài)振動(dòng)問題。[0030]諧波注入分為諧波電流注入和諧波電壓注入兩種。對(duì)于大容量永磁電機(jī)系統(tǒng)，其變頻器開關(guān)頻率一般較低，