端环断裂引发电机电磁性能及振动变化规律的研究

针对笼型感应电机运行过程中出现的端环断裂问题,研究端环故障对电机电磁性能及电磁振动的影响,旨在从电磁性能和电磁振动角度找出端环断裂故障的诊断方法。以一台笼型感应电机为例,建立三维有限元电磁计算模型,采用时步有限元法,计算电机额定工况时的三维瞬态电磁场,分析故障前后电机磁场分布的变化,并研究故障对电机运行性能的影响。基于三维电磁计算结果,结合麦克斯韦应力方程,计算正常和故障电机气隙中的电磁力,并以电磁力为载荷条件,对电机进行电磁振动的计算。仿真及实验结果均表明,通过对定子电流和电磁振动信号的分析,可以提取电机故障特征量,为工程实际提供参考。     

采用磁性槽楔的笼型感应电机电磁振动特性研究

针对笼型感应电机运行过程中产生电磁振动的问题,探讨磁性槽楔对电机电磁振动的影响。以一台笼型感应电机为例,对同一电机分别采用普通槽楔与磁性槽楔进行磁场、电磁力及电磁振动的计算分析。基于瞬态磁场结果,对电机采用两种槽楔的气隙磁场进行了分析和比较,并得到了两种情况下电机所受电磁力。以电磁力为载荷,研究了电机的电磁振动并给出了振动位移曲线。运用频谱分析的方法,从时域及频域特征量的角度,定量分析了磁性槽楔对电机电磁振动的影响,最后结合实验对理论分析结果进行验证。同时计算电磁振动的方法亦可为研究同类型电机的振动问题提供参考。     

磁致伸缩效应对感应电机振动影响的研究

硅钢片磁致伸缩效应是引起感应电机振动的原因之一。基于虚功原理和有限元法,建立了考虑磁致伸缩效应和磁各向异性的感应电机磁-机械耦合数值模型,根据所建立模型计算了电机空载运行时定子铁心变形、应力和振动加速度随时间的分布。为比较磁致伸缩效应与径向电磁激振力效应对电机振动的影响,分别计算了单独考虑磁致伸缩、单独考虑电磁力以及两者共同作用时的振动加速度,结果表明磁致伸缩效应对电机振动影响显著。为了验证模型,对感应电机振动进行了实验研究,发现同时考虑磁致伸缩效应和电磁力作用时的振动加速度理论计算值更贴近实验测量值,从而验证了模型的正确性,为在设计阶段计算感应电机振动大小及分布,为寻求新的减振措施提供了理论依据和计算方法。     

高模数电磁力对永磁电机电磁振动影响

分析了永磁电机在空载和负载工况下高模数电磁力波对电机电磁振动的影响。首先通过麦克斯韦应力张量法推导了电机电磁力波的幅值、频率和模数特征。其次阐述了引起永磁电机低阶电磁振动源的高模数和低模数电磁力波特点并探讨了齿宽对两种电磁力的影响。然后计算和详细对比了电机空载和负载工况下两种电磁力波对低阶电磁振动的贡献,并用模态叠加法仿真电机的振动,对理论进行验证。最后在一台10极12槽永磁电机上进行空载电磁振动实验,与仿真计算结果吻合较好。研究表明,高模数电磁力波能引起较大的低阶电磁振动,但在分数槽电机中,其贡献程度随负载的增加而减弱。该文的研究将为永磁电机电磁振动的准确预测和减振提供思路。     

计及转子斜槽时笼型感应电机电磁振动变化规律的研究

以一台Y802-2笼型感应电机为例,进行电磁振动的研究。基于瞬态磁场结果,结合麦克斯韦方程,对电机所受电磁力进行计算,并把气隙中靠近定子内径上点的电磁力作为载荷条件,对三维电机模型进行电磁振动的研究。得到电机的振动位移曲线,并运用傅里叶分解、频谱分析的方法对振动位移的频率、幅值进行了计算,通过比较转子非斜槽与斜槽两种不同情况下齿谐波对应频率的幅值大小,定量分析了斜槽对电磁振动的影响。最后,利用加速度传感器对电机径向振动进行了测试,实验证明了结论的正确性。该文计算电磁振动的方法也可以为研究其他的振动问题提供参考。     

变频压缩机电机电磁振动与噪声优化设计研究

针对变频空调压缩机电机低阶径向电磁力引起的电磁噪声问题,以某4极24槽永磁同步电机为研究对象,提取和处理径向电磁力,并对电机定子组件进行模态仿真,最后利用模态叠加法计算电磁振动、边界元法计算声辐射。本文新采用特殊材质隔声罩对非电机声源进行隔绝,同时提出一种新型转子辅助槽电机结构方案。与原方案电机的电磁力、振动及噪声进行仿真与测试对比分析,结果表明,新型转子结构能够有效改善电机4阶电磁噪声问题,分析过程对电机振动与噪声的正向设计优化具有重要的借鉴意义。     

谐波对感应电机振动影响研究

为了研究实际工况下感应电机的振动情况,对不同谐波参与下硅钢片的磁化特性和磁致伸缩特性进行测量。基于测得的本构关系,建立电机铁心的电磁-机械多场耦合模型。考虑电磁力和硅钢片的磁致伸缩效应,进行感应电机在不同谐波参与下电磁场和机械场的数值计算,以得到磁密、应力和振动的分布情况,进而分析谐波对电机铁心振动的影响,为减少感应电机的振动噪声提供有力的理论依据与计算方法。     

异步电机电磁振动计算与分析

为了定量分析异步电机的电磁力及其对电机电磁振动的影响,采用解析法和有限元法,计算分析了电动机谐波电磁力以及电磁振动,在此基础上对电磁力进行了分析,得出了空间阶次和频率之间的关系,说明了谐波电磁力的主要组成部分以及产生原因。并通过电机空载试验加速度频谱测量结果对比分析,说明了谐波电磁力波和电机振动计算的准确性。最终给出了降低电磁振动的措施和方法,为分析异步电机电磁振动机理和抑制电磁振动提供了参考依据。     

商用电动车用永磁同步电机电磁振动噪声削弱方法

电磁振动噪声是电机振动噪声的主要噪声源,直接影响电机的NVH特性,而电磁力是影响电磁振动噪声的主要原因。本文基于解析推导法和Ansys多物理仿真平台,针对一台250 kW的商用电动车用永磁同步电机进行研究并对其电磁振动进行了分析,指出电机气隙磁密的变化将会影响电机定子齿受到的电磁力,从而影响电磁振动噪声。本文提出了一种通过在转子表面增加凹口的转子结构改进方案以削弱电磁振动噪声,并对改进前后电机的电磁、模态、振动、噪声进行仿真计算与对比分析。经过对比优化前后的分析结果可知,优化后的电机方案在保证平均转矩基本不变的前提下,转矩脉动得到降低,电磁振动噪声得到削弱。     

永磁同步推进电机电磁振动分析

依据Maxwell应力方程推导了永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,分析归纳了电机内各阶次、各频率径向电磁力的来源。以一台45槽10极永磁同步推进电机为例,分别建立了电机电磁有限元模型和结构有限元模型,并进行了模态分析;将电磁有限元模型中得到的径向电磁力耦合到结构有限元模型中,对电机进行了电磁振动谐响应分析;最后将样机实测加速度频谱与有限元仿真结果进行对比,验证了径向电磁力解析式及电磁振动有限元仿真结果的正确性。     

基于波形重构法的永磁电机电磁振动噪声计算研究

提出了基于波形重构法的径向气隙磁密和径向电磁力波解析计算方法,简化了永磁电机电磁振动和噪声(EVAN)的计算过程,解决了永磁电机径向电磁力波计算较为复杂的难题。首先介绍了波形重构法计算永磁电机EVAN的理论依据。然后,以1台永磁电机为例,详细介绍了运用波形重构法计算永磁电机电磁振动噪声的具体步骤。最后,对电机EVAN进行多物理场有限元仿真,将波形重构法计算结果与有限元仿真结果对比,在误差允许范围内二者的计算结果具有一致性,由此验证了波形重构法计算电机EVAN的准确性。     

磁极优化降低表贴式永磁电机电磁振动噪声

磁极偏心距和极弧系数是表贴式永磁电机的重要设计参数,对电机电磁振动和噪声有重要影响,而现有研究主要停留在上述参数对径向电磁力波的影响,并未进一步研究如何通过上述参数削弱电机电磁振动和噪声。建立径向气隙磁密关于极弧系数和磁极偏心距的解析模型,推导出径向电磁力波解析表达式。编写电机电磁振动噪声计算程序,以一台4.2 k W表贴式永磁电机为例,计算出不同极弧系数及磁极偏心距下电机电磁振动噪声值。结果表明,随着磁极偏心距增大,电机振动噪声有减小的趋势,当极弧系数为0.9左右时,电机电磁振动噪声降到最小值。有限元仿真验证了该结论的正确性。     

高速隐极同步发电机电磁振动分析及抑制

对高速隐极同步发电机气隙磁场以及径向电磁力波进行有限元仿真计算与分析,研究并总结了不同磁导率磁性槽楔和不同槽分度数对电机电磁激振力的影响规律,形成抑制该类电机电磁振动的优化方案。通过开展高速发电机机脚实测振动频率与电磁激振力波频谱对比研究,验证了径向电磁力波计算与分析的正确性。在此基础上,对优化方案下的电机电磁振动进行预估分析,转子齿谐波振动加速度级降低达13.5 d B,总振级降低4.6 d B,从而验证了优化方案的有效性,相关分析方法和优化措施为抑制该类发电机的电磁振动提供可靠的参考。     

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。     

结构参数对三相异步电机电磁力的影响仿真研究

三相异步电机在运行过程中产生的电磁振动噪声会影响到电机的运行品质,带来诸多不利因素。基于有限元法理论,首先通过仿真计算获得三相异步电机径向气隙磁密随空间和时间的分布情况,再根据麦克斯韦定律得到径向电磁力随时间与空间的分布并进行谐波分析,发现谐波分量是引起电机电磁振动的主要因素,最后对比不同结构参数对径向电磁力的分布及各阶次谐波幅值的影响,据此对电机的振动噪声情况进行推测。研究结果不仅为进一步的电磁振动与噪声研究建立了基础,还可为电机的优化设计提供参考。     

电动汽车用永磁同步电机电磁振动噪声分析及优化

电机径向电磁力是引起电机电磁振动噪声的主要原因,本文应用Maxwell应力方程推导出电动汽车用永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,并在此基础上分析总结了永磁同步电机各径向电磁力的来源及阶次和频率。转子结构的改变将影响电机磁场的分布,从而进一步影响电机的径向电磁力及电磁振动噪声水平。本文以一台电动汽车用永磁同步电机为研究对象,为削弱电机的电磁振动噪声,提出了方案1和方案2两种转子结构。分别对方案1、方案2和原样机进行电机电磁力和电磁振动噪声数值计算和对比分析。对比分析结果表明,方案2的转子结构能有效改善电机的电磁振动噪声。本文的分析结果为电动汽车用低振动噪声永磁同步电机的设计提供了研究基础。     

切向电磁力对电动车动力总成振动噪声的影响分析

为了研究电动车的高频电磁噪声问题,以电动车动力总成为研究对象,综合考虑电机电磁径向电磁力波和切向电磁力波,建立了动力总成有限元分析模型,采用一种弱磁-固耦合的方法对动力总成的电磁振动噪声特性进行分析,研究切向电磁力对系统振动噪声特性的影响。在半消声室中,对动力总成进行振动加速度及辐射噪声测试,以验证仿真分析方法的准确性。研究结果表明,电机与减速器集成后,切向电磁力对电机振动噪声影响不大,但对减速器产生了不可忽略的影响,在2 000 Hz和2 400 Hz处,切向电磁力在减速器表面产生了明显的振动,并且对减速器表面2 000 Hz~2 400 Hz范围内的声场贡献较大。研究结果对电机的电磁参数和结构进行改进和优化设计,为降低电机的电磁振动提供理论依据和试验支持。     

基于多场耦合的断条状态下感应电机电磁振动噪声规律研究

对于电机的电磁振动噪声问题,仅通过电磁计算激励源特性分析较难预测电机实际的振动噪声情况。本文基于电磁场、结构场及声场的多场耦合分析方法,以YE2-90L-4感应电机为例,结合电机结构与实际安装方式,对断条状态下的电机电磁激振力、结构振动响应以及电机周围声场声压分布进行多场联合仿真,从而计算出断条故障对于电机振动噪声的影响。最后通过进行故障试验,发现断条故障所导致的电机电磁振动噪声规律与仿真结果较吻合,该方法在电机设计初期便能对实际运行的振动噪音进行准确评估。     

散热片数对湿式潜水感应电机噪声影响分析

针对感应电机运行中的噪声问题,通过对一台160 kW潜水感应电机进行多物理场耦合有限元计算,结合解析法对径向电磁力的阶次和频率进行探究,分析了电机气隙中径向电磁力波的时空特性,并通过声学仿真进行了噪声的相关计算。考虑径向电磁力的二维傅里叶分解得到的结果和机壳模型模态的阶次与频率,分析说明了噪声的来源,提出可通过如调整电机机壳散热片数等方式改变电机模态在阶次与频率上的分布或降低机壳振动系数实现噪声控制的目的。     

永磁同步电机电磁振动数值预测与分析

建立了考虑电磁力空间分布和定子等效的永磁同步电机电磁振动仿真计算模型。首先通过麦克斯韦应力张量法推导了电磁力的空间和频率特征,并考虑常见的电流谐波对电磁力频率特征的影响,之后通过有限元方法计算定子齿表面的电磁力。其次建立了考虑铁心和绕组材料各向异性的定子结构有限元模型,通过模态试验进行验证。最后将电磁力从电磁网格转移到结构网格上通过模态叠加法计算电磁振动,仿真计算结果与试验结果吻合较好,并对比了分布力与集中力两种力加载方法下的电磁振动结果。通过该文的研究发现考虑电磁力的空间分布和定子等效是电磁振动准确预测的关键因素,同时仿真与试验结果均表明开关频率附近的电流谐波对电磁振动影响显著。