立式电机转子的振动特性仿真研究

采用Pro／E软件建立了电机转子虚拟样机模型,导入VisualNastran仿真软件中利用有限元方法进行了电机转子的动力学仿真、应力应变仿真和模态仿真．得到了转子两端轴承的力学状态、系统的多阶固有振动频率、振型以及应力、应变、位移等参数值。根据仿真结果,分析了转子的危险位置和振型。结果表明现有转子的结构基本满足设计要求,同时为满足客户的不同需要,采取改变铁心长度的措施,通过对一系列电机转子的仿真分析和结构对比分析,获得电机转子长度的可行性度设计参数区间。仿真结果对振动实验和定子结构优化具有指导意义。     

永磁电机定子参数化建模及结构灵敏度分析

电机定子固有频率的研究对降低电机电磁噪声和抑制电机的振动有重要的意义,本文在Ansys中基于参数化程序设计语言(APDL)实现了电机定子结构的参数化建模,并在此基础上对电机定子的低阶固有振型和固有频率进行了仿真计算,通过定子模态试验验证了该模型的有效性,最后对齿数、轭厚、铁心外径、机壳厚度以及定子轴向长度等主要结构参数对定子总成振动特性影响进行了灵敏度分析,结果表明,机壳厚度和铁心外径对定子总成固有模态的影响最大,而铁心长度对定子固有模态的影响较小,为电机定子结构的设计和优化提供了重要依据,为进一步实现低电磁噪声电机的定子结构设计提供支持.     

永磁同步电机定子系统模态振型研究

针对永磁同步电机振动及噪声的问题,从电机定子系统的结构模态入手,通过仿真分析不同铁心模型及不同机壳厚度对定子系统的影响,分析定子各参数对电机振动及噪声的影响。通过试验验证了仿真求解的可靠性,得到各参数对定子系统振型影响的一般规律。     

振动电机非线性气隙偏心机理研究

为研究振动电机气隙长度对电感参数和定子绕组电流的影响,从基本结构和工作机理上分析振动电机与三相异步电机的区别,量化了振动电机转子主轴在运行时的形变,结合振动电机转子主轴的非线性,提出了振动电机气隙长度的计算公式,得到了振动电机气隙长度对内部电感参数及定子电流的影响,并基于交流电机多回路理论对电机进行仿真,理论分析与仿真结果表明,振动电机的气隙长度会使定子电流频谱图中产生f_1±f_r的特征频率,而普通电机则无。     

ANSYS软件在交流电机定子振动研究中的应用

利用ANSYS软件对交流电机方箱型式的定子振动结构系统建立三维有限元模型进行模态分析,得出定子振动的振型和固有频率,并将计算结果与试验结果比较。证明该方法在研究电机定子振动中应用是有意义的。     

一种方底座短柱超声波电机的设计

柱体超声波电机不仅具有低速大转矩、断电自持、响应快、无电磁干扰等良好特性,而且由于采用兰杰文振子,结构较为简单。为了提高其实用性,在设计过程中,支撑方式简单,易于生产,长度小成为重要的设计目标。提出了一种自由-固支振动模式的定子结构,长度直径比小,支撑部位位于定子方形底座的四角。分析了电机运行机理,并采用有限元法计算了周向不对称性对定子上端表面各节点轴向位移的影响。利用Labview对样机进行扫频,最后,利用PSV—400—M2型激光测振仪测量了定子振型及定子上端面质点的轴向振动幅值,其振型接近自由-固支振动模式,最大轴向振幅为1.96?m,仿真和测量数据表明方底座电机的设计是可行的。     

电动汽车用V型磁钢转子永磁电机的电磁振动噪声削弱方法研究

电动汽车用永磁同步电机的电磁振动噪声水平直接影响着电动汽车的NVH性能。基于理论分析与Ansys多物理场有限元分析平台,研究一台电动汽车驱动用永磁同步电机的电磁噪声特性,并进行优化分析。电机的电磁噪声主要来源于电机定子齿部的电磁激振力,不同转子结构会对磁场产生不同的影响,通过优化转子隔磁桥结构进而改变电机定子齿部的电磁激振力,降低电机的振动噪声。分别建立优化前后电机的电磁场有限元模型,仿真得出作用于电机定子齿部的电磁激振力;建立优化前后电机结构3D有限元模型,计算电机结构的径向模态频率;通过对电机定子结构的振动响应进行有限元仿真,得到电机定子结构的振动响应频谱。最后,通过ANSYS Acoustics有限元仿真分析得到电机电磁噪声特性。通过对比优化前后的结果可知,优化后的电机在保证电磁性能的前提下有效降低了电机的振动噪声,并通过实验验证了仿真结果的有效性。     

车用电机的有限元模态分析

模态分析是一种确定结构振动特性的技术,是结构运动学的分析基础,固有频率是结构动力学特性分析中的重要指标.采用有限元法对电动汽车驱动用电机进行模态分析,通过对电机结构进行适当假设和等效,建立电机结构定子绕组、机壳、端盖以及转子和轴的模态有限元仿真模型,分析各结构部件对电机固有频率的影响.通过有限元仿真得到电机结构径向各阶模态的固有频率和模态振型,并通过锤击法模态实验和电机空载噪声频谱验证了有限元分析的准确性.     

应用模态分析技术确定电机定子振动特性

电机定子的振动特性对于电机噪声有很大影响。本文论述了采用模态分析技术来确定电机定子铁心、嵌线铁心、机座以及定子的振动特性,识别出各优势振动模态的固有频率和其它模态参数,并动画显示其三维振型。试验结果为低噪声电机设计提供了实验依据。     

考虑磁致伸缩效应的电机应力数值仿真与实验

电机振动噪声的来源之一是电机定子铁心硅钢片的磁致伸缩效应。首先建立电磁-机械耦合数值模型,并在有限元分析软件中进行计算,研究磁致伸缩力单独作用与电磁力单独作用对电机定子硅钢片的影响。数值仿真结果表明:电机定子结构中磁致伸缩力为主要应力来源,定子铁心硅钢片中低频振动频率为供电频率的1倍频率与2倍频率。根据仿真思路设计实验,取出电机转子以保证主磁路通过电机定子,通过振动测量设备采集电机定子表面的振动信号进行分析,对仿真结果进行证明。计算理论与实验方法对分析磁致伸缩效应对电机定子振动噪声的影响具有重要的指导意义,对电机低噪声化的研究具有一定的学术意义和参考价值。     

新型柱体超声波电动机有限元设计

简要总结了小型柱体超声波电动机的研究与发展,介绍了自行设计的一种新型自由-轴支小型柱体超声波电动机,对其结构、运行机理和振型特点进行了介绍,建立了电动机定子的有限元分析模型,并利用该模型研究了定子振型、定子开槽、陶瓷片位置及模态简并等问题,给出了仿真优化计算和样机的测试结果。     

小型柱体超声波电动机的设计及有限元分析

简要总结了小型柱体超声波电动机的研究与发展;介绍了自行设计的一种新型自由-轴支小型柱体超声波电动机的结构、运行机理和振型特点,建立了定子有限元分析模型,并利用该模型研究了定子振型、定子开槽、陶瓷片位置及模态简并等问题,给出了仿真计算结果。     

车用永磁同步电机的电磁噪声特性

电动汽车牵引用永磁同步电机要求具有低速大转矩和高速恒功率的运行能力,低速大转矩运行工作点的大电流和高速弱磁导致的磁场畸变可能会导致作用于电机结构的电磁力幅值增大,容易引发较大的电磁振动噪声,从而影响电动汽车的NVH性能。本文基于Ansys多物理场有限元分析平台,研究一台20k W车用永磁同步电机的电磁噪声特性。分别建立电机的电磁场有限元模型和定子结构的3D模态有限元模型,通过仿真得出作用于电机定子齿部的电磁激振力和电机结构的低阶径向模态频率;从电磁力和电机结构两方面分析可能引发较大电磁噪声的主要来源。通过对电机定子结构的振动响应有限元仿真,得到电机定子结构的振动响应频谱;最后通过声场的有限元仿真分析车用永磁同步电机的电磁噪声特性。     

电机定子系统振动模态的研究分析

针对电机定子系统的振动与噪声特性,利用Ansys有限元仿真软件对电机定子系统三维模型进行模态仿真,得到电机定子系统的固有频率与振形,并通过试验对仿真结果进行验证。同时,对电机进行电磁仿真,分析其气隙磁密与电磁力谐波,得到电机内部电磁力各次谐波频率。将电磁力谐波频率与电机固有频率进行对比,确保电磁力谐波不会引起电机定子系统共振。验证了电机结构的合理性,为同类产品的设计优化提供了一定的参考价值。     

Operating frequency tracking of single phase driving type piezoelectric motors

We developed a multi (or mixed) mode excitation type piezoelectric motor that uses a rectangular bar type piezoelectric multilayer stator as the vibrating element. The stator has a first longitudinal vibration mode in a direction of longest length and second flexural mode in a direction of thickness. During operation of the motor, these two modes are coupled so at the two end surfaces, elliptical motions are generated. The elliptical motion at one end of the stator is transferred to a moving element through frictional contact. This paper introduces structure and operating principal of the piezoelectric multilayer stator. An equivalent circuitry model for the free stator and a frequency tracking method to operate the motor at its optimum operating frequency are also proposed. The frequency tracking method not only finds the best operating frequency, it also tracks the frequency variations from sample to sample and operating frequency shift due to temperature change.     

基于有限元模型的电机零部件与整机结构振动关联特性

针对电机由多个复杂零部件组合而成导致系统振动故障难以准确诊断的问题,推导了含定子绕组、铁芯、端盖、转轴等电机零部件系统结构动力学方程,采用有限元法构建了某型异步电机零部件与整机系统动力学模型,并运用锤击法验证了建模法的有效性。通过分析无相对位移连接组件与整机有限元模型的固有频率值,得出底板、定子绕组、转轴、铁芯、前端盖及后端盖零部件对整机前三阶模态的贡献程度依次增大;研究零部件间连接方式对电机固有频率的影响,发现电机各阶固有频率随着零部件间连接刚度值增大而增加规律,这些可为电机振动故障分析与动力学设计提供参考。     

新型单振子多自由度超声波电机

提出一种基于压电陶瓷平面内应变的多自由度超声波电机。该电机的定子由中空金属圆柱加工而成,圆柱的四周加工成4个互相垂直的平面,上面分别粘贴四片沿厚度方向极化的钛锆酸铅(lead zirconate titanate,PZT)压电陶瓷。利用压电陶瓷在垂直极化方向平面内的变形,激励定子绕Z轴的扭转振动模态,实现转子绕Z轴的转动;激励在定子中固有频率接近、振动方向相垂直的伸缩振动模态和弯曲振动模态,并通过振动的叠加使定子末端质点产生绕X轴或者Y轴的椭圆运动,实现转子绕水平轴的转动。采用有限元方法对电机的定子进行分析设计,建立电机样机实验系统并测定样机的振动特性及输出机械特性。实验结果表明基于压电陶瓷平面内应变的电机可以实现绕3个互相垂直轴的多自由度转动。     

十字叠层压电定子双面驱动的平面电机

旨在提升电机性能及推动电机微型化发展,提出了一种新型十字叠层压电定子双面驱动的平面电机,利用面外、面内弯振耦合形成的椭圆轨迹推动动子精密移动;首先探讨了质点椭圆运动轨迹的形成条件并论述了电机的运行机理;然后基于灵敏度分析确定结构参数优化变量并对定子进行优化,简并了工作模态频率且使其分别为43252Hz、43258Hz、43289Hz;最后利用Ansys对定子进行仿真计算,验证了定子设计的合理性和可行性,且仿真表明在激励电压为250V、频率43300Hz时,定子驱动足各向最大振动位移均达到了1.5μm,动子的运动速度达到了46mm/s。