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永磁电机是通过电源电流产生的变化的磁场与转子永磁体产生的磁场相互作用,使得永磁体转子产生旋转运动,从而实现电能与机械能之间转换的装置。随着科学技术的进步,永磁材料的不断发展以及人们对生活质量要求的日益提高,永磁电机的应用日益广泛,一种新型的U型单相永磁同步电机也越来越受到广泛的关注。与其他永磁电机类似,U型单相永磁同步电机也具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、耐腐蚀性以及易于保养维修等优点,适合应用于医疗器械及轻工业等领域。然而,由于该电机自身结构简单且气隙结构不对称,使得该电机在起动以及运行过程中存在较大的振动和噪声。这在很大程度上影响了该类电机的适用性以及使用寿命,严重阻碍了该类电机的推广与使用。因此,本课题的研究对该类电机的进一步改进与完善具有重要意义。 首先,本文阐述该电机的起动原理与运转方式,明确不对称气隙结构是该电机获得自起动能力的原因。并依据有限元方法对电机起动过程以及稳定运转时的二维电磁场进行分析计算,求解电机内的电磁场分布、气隙磁密以及电磁力波动情况。 其次,通过ANSYS与ANSOFT软件的结合使用,提取ANSFOT中电磁场仿真得出的径向电磁力,带入 ANSYS中,以径向电磁力为激励条件,进行结构动力学三维瞬态有限元仿真分析。求得电机在起动以及运转过程中的振动速度、振动位移以及振动加速度的具体数值。 然后,将模型导入LMS Virtual.Lab中,以ANSYS中求得的振动速度、加速度为激励条件,通过声学边界元法求解该电机在自然无约束条件下的声场分布情况以及辐射噪声的数值。 最后分析不同转子结构对该电机起动以及运转情况下的振动噪声的情况,得出不同转子结构对电机振动噪声的影响,从而得出最优的转子结构。这为该电机在以后的设计和优化改进提供了重要依据。