王 荀 邱阿瑞

（1.北京机械设备研究所 北京 100854 2.清华大学电机工程与应用电子技术系 电力系统及大型发电设备控制和仿真国家重点实验室 北京 100084）

1 引言

异步电动机广泛地应用于工农业生产及国防等各个领域，随着近年来对噪声污染的重视，低噪声电机的需求越来越多。电磁噪声是由径向电磁力激励定子振动而产生，是异步电动机的一个主要噪声源[1-3]。径向电磁力含有许多谐波，称为径向电磁力波，当电磁力波和电机机械模态的阶次一致且频率相接近时，会导致定子共振从而引起大的电磁噪声。为了对电磁噪声进行分析预估以及降低电磁噪声，有必要分析和计算径向电磁力及其谐波。

已有一些文献对电磁力作了研究：文献[2-5]对异步电机电磁力波产生的原因在理论上进行了定性分析，并利用解析法定量计算；由于气隙磁场变化复杂，解析法计算电磁力波时准确度稍差。近年来有限元法应用于计算电磁力，文献[6-8]利用有限元法分别对爪极电机、开关磁阻电机和永磁电机的电磁力进行研究；文献[9，10]基于二维瞬态有限元计算异步电机的电磁力，文中作为电磁计算的输入是电流（实际电机输入为定子机端电压），该电流是由电路模型计算得到，与实际电机的电流存在差异；这些文献对电磁力波没有作详细的分析，而电磁力波的阶次、频率和幅值是电磁噪声分析时的重要问题。

本文基于场路耦合时步有限元法计算笼型异步电动机的气隙磁通密度和径向电磁力，并基于二维离散傅里叶分析求解它们的谐波含量。……