基于虚拟仪器技术的试验模态分析系统

阐述了基于虚拟仪器技术的试验模态分析系统的设计.首先介绍了试验模态分析的理论基础、系统构成和工作原理,然后设计了数据采集、文件管理、信号发生、时域分析、频域分析等模块的功能,最后通过标准轴的锤击试验验证了系统的可行性和准确性.该系统通过试验确定结构的模态频率、模态阻尼比和模态振型,简单直观,易于操作,可广泛应用于教学科研以及工程实际中.     

基于自适应陷波器的电磁轴承不平衡补偿方法

给出了一种基于陷波器的电磁轴承不平衡补偿的自适应方法。该方法不需要系统的具体模型,通过实测的灵敏度函数求得T矩阵,来保证系统稳定性。利用锁相环路实时跟踪转速,产生与转速同频的正弦信号,在很大的转速范围内进行跟踪补偿。方法简单,易于实现,试验结果表明了该方法的有效性。     

高速永磁电机定转子小间隙三维流场计算

为了考察高速、超高速下这种"定转子环形间隙+定子槽"并联冷却结构的流场特性,针对一台额定转速120 000 r/min的超高速永磁电机,采用计算流体动力学方法对定转子小间隙三维流场进行了研究,分别考虑了定子槽、轴向冷却流,以及转速对电机定转子小间隙流场的影响。结果表明:定子开槽后,原先存在于定转子环形间隙内的泰勒涡消失了,另外高转速、轴向流加强了环形间隙区气流与定子槽区气流的混合程度。研究结果为高速永磁电机转子热设计提供了重要参考依据。     

高速永磁同步电机转子强度分析

为了对转子进行有效的冷却,在满足电机电磁性能的前提下,可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙,因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题,在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配合转子的应力场、应变场、位移场的解析公式,并利用有限元方法验证了解析公式的正确性。归纳了高速情况下热套式永磁转子强度设计准则,为转子的优化设计提供了理论依据。以一台额定转速120 kr/min、10 kW的高速永磁同步电机为例,给出了两种常用过盈配合高速电机转子的强度设计方法。     

三瓦双向箔片轴承-高速电机转子系统动力学研究

以10 kW,120000 r/min的超高速永磁同步电机为实验样机,对三瓦双向箔片轴承-电机转子系统动力学行为进行实验研究。分析了三瓦双向箔片轴承的承载特点,在对轴承刚度和阻尼系数适当简化的基础上,计算了弹性支撑时的转子锥动模态频率和平动模态频率。在样机上进行了30000 r/min,60000 r/min的升速实验和90000 r/min的自由降速实验。实验表明:转子的起飞转速约为4000 r/min,当转子工作在90000 r/min时,伴随着强烈的亚同步涡动频率,而且该亚同步涡动频率完全是由轴承-转子系统本身所引起。结果显示三瓦双向箔片轴承-转子系统具有较好的稳定性,该理论分析和实验结果为超高速永磁电机轴系设计和动力学分析提供了参考。     

实心转子电磁轴承涡流损耗分析

电磁轴承支承的实心转子在高速旋转时，除由于空气摩擦产生损耗外，转子内还将产生相当大的铁损耗，而且主要是涡流损耗。该文首先通过等效的面电流分布和轴承简化模型，给出了轴承、气隙和转子内电磁场的解析解，并在此基础上计算了作用在转子上的电磁力和转子内的涡流损耗。然后用有限元法（FEM）分析了转子内涡流场的分布及其对磁极和气隙中主磁场的影响。分析表明转子中在磁极后缘附近将产生较大的涡流，随着转速的增加，涡流场将向磁极的后缘和表面集中。解析解与有限元对实际轴承结构的计算结果相比误差很小，表明对定子控制电流的面电流分布的等效假设是合理的。另一方面，考虑磁化曲线饱和时的有限元分析表明，在高速情况下线性模型的误差较大，精确的涡流分析必须考虑磁化曲线的饱和非线型。     

不同支撑和转子装配方式的高速电机临界转速分析

用有限元方法研究了滚动轴承支撑的整体式转子和电磁轴承支撑的焊接式转子这两种高速电机轴承-转子系统的临界转速。在分析两种系统的支撑刚度特性及转子结构装配关系的基础上建立了有限元模型,计算出系统的临界转速并对不同支撑和装配方式对轴承-转子系统临界转速的影响进行了讨论,最后通过锤击实验和整机实验全面验证结果的有效性,为高速电机轴系设计和动力学分析提供了参考。*     

感应烧结制备高温自润滑涂层及其性能研究

通过高能球磨和感应烧结制备耐高温自润滑IS304涂层,涂层中自润滑相明显细化,其中Ag尺寸为5μm左右,BaF2/CaF2尺寸为1μm左右.研究表明,环境温度和组织对涂层的摩擦性能有较大影响,当温度为20—340℃时,2种涂层的摩擦系数都较高,磨损机理主要为微观脆性断裂;随着温度升高,由于磨损面上形成由氟化物和Ag组成的自润滑膜,涂层的摩擦系数急剧降低.当温度为340—700℃时,由于IS304涂层中润滑相尺寸细小且分布均匀,使得磨损面上形成的润滑膜完整,并且Ag膜尺寸细小、分布均匀,因此IS304涂层的摩擦系数明显低于润滑相粗大的PM304;当温度继续升高至700—800℃时,在摩擦力的作用下,软化的润滑膜表面出现塑性流变,涂层的摩擦系数明显增大.由于PM304涂层的磨损面上的Ag膜尺寸粗大,且Ag膜的塑性流变比氟化物膜更严重,使得PM304涂层的摩擦系数明显大于IS304.     

高速永磁电机电磁轴承转子系统的动力学及实验研究

高速永磁电机由于其转速高、体积小和功率密度大等优点,在众多行业有着非常广阔的应用前景,然而转子的高速旋转也对其支承系统提出了很高的要求。电磁轴承作为一类非接触式支承系统,非常适用于高速永磁电机。针对一台40 000 r/min、50 kW的高速永磁同步电机进行了电磁轴承转子系统设计,具体包括承载力设计、控制器设计、电流/位移刚度实验标定以及系统性能分析。最后对该支承系统进行实验研究。实验结果表明,高速永磁同步电机在额定转速范围内,电磁轴承转子系统可以稳定工作,进而验证了该设计方法的合理性。