高速永磁电机转子静力学与模态分析研究

高速永磁电机运行时转子产生较大离心力,为了避免电机转子失效,在设计阶段对电机转子静力学与模态分析至关重要。以转速高达90000 r/min永磁发电机为研究对象,通过三维软件UG建立该高速电机转子模型,在ANSYS软件中对转子进行静力学分析,得出电机转子在高速工况下变形和应力分布规律;通过模态分析,得到了电机转子结构固有频率和振型云图,最后进行了样机制作并配套永磁发电机。相关研究工作为高速永磁发电机设计提供了一定参考价值。     

基于ANSYS的高速永磁电机转子模态分析

为避免某款高速永磁电机的转子在运行时与外界响应产生共振,运用有限元分析方法、ANSYS软件对高速转子进行了模态分析和仿真,获得了该转子的8阶固有频率、振型和坎贝尔图。研究结果表明:该转子的额定转速(60 000 r/min)远低于其临界转速,不会出现共振现象。研究结果可以为相似高速转轴的设计提供理论基础。     

高速长轴转子振动的模态分析

在调试高速实验台时发现:当转子达到第一阶临界转速时出现振动过大导致转速升不上去等问题。经过查阅国内外相关文献,提出了基于ANSYS有限元法和实验法的减少异常振动的思路和方案。首先利用ANSYS软件对实验台转子建模,获得在偏心不同情况下的一、二、三阶模态;再对实验台调试、振动测试,得到实验台转子在偏心、一阶临界转速和10000r/min三种不同工况下振动幅值和频谱。经过两种方法比较分析得出:出现实验台过临界转速时转子振幅激增、过临界转速后振幅滞留和转子降速过临界转速时临界转速值偏移这三大问题的主要原因是转子上的圆盘偏心过大所引起的,解决了在实验台转子试验时会因振动过大可能会对学生带来的安全问题。     

径向永磁偏置磁悬浮轴承转子模态分析

分析了某径向永磁偏置磁悬浮轴承刚度阻尼特性,用有限元软件ANSYS对轴承转子进行模态分析,得到PD控制下轴承转子的前五阶固有频率与模态振型,最后分析了支承刚度对轴承转子固有频率的影响。所建立的有限元模型为实际控制系统的运行调试及结构设计提供了理论指导。     

高速永磁同步电机的转子结构强度分析研究

针对高速永磁同步电机转子结构设计及强度问题,对转子结构形式和永磁体材料的选择、轴径尺寸的确定、护套与永磁体之间的过盈配合、转子强度分析方法等方面进行了研究。开展了护套与永磁体之间过盈量的理论分析,使用解析法建立了转子动态过盈量的计算公式,提出了高速永磁同步电机转子的结构强度校核方法。在理论分析的基础上,利用ANSYS-workbench有限元软件对一台最高转速为7 2000 r/min的10 k W高速永磁同步电机的转子进行了热-结构耦合强度分析计算。研究结果表明,永磁体与护套之间的动态过盈量决定了转子的强度,该电机转子的过盈量最佳值为0.03 mm~0.05 mm,该转子设计合理可靠,可以满足设计要求;该有限元仿真方法能够方便地实现内嵌式转子的结构强度分析,为转子的结构优化设计提供一定的依据。     

高速内置式永磁转子设计与机械特性分析

针对内置式永磁电机转子高速运行时易损坏问题,对内置式永磁电机转子的电磁与机械特性综合设计进行研究。采用等效圆环解析法分析各参数对内置式转子机械强度的影响,重点研究高速离心力影响下内置式永磁转子的结构设计。分析转子电磁以及机械特性与加强筋宽度、几何形状之间的关系,对高速永磁转子进行优化设计,得出高速内置式永磁转子的设计规律。     

高速永磁电机转子轴向碰磨故障的试验研究

随着旋转机械转速及效率的提高,设备部件间轴向间隙越来越小,发生轴向碰磨的可能性大大增加,而目前针对轴向碰磨的试验研究较少。为研究高速永磁电机转子的轴向碰磨故障,建立四磁盘气体轴承-转子系统实验台,该试验台采用纯静压气体轴承支承,轴承两侧分别布置两个相同大小的磁盘。在实验台上进行转子振动试验,以研究转子的轴向碰磨特性。结果表明:高速永磁电机转子发生轴向碰磨会导致出现变化趋势相反的双低频现象,且碰磨的严重程度会影响低频的重复性。采用ANSYS对磁盘进行应力变形分析,表明发生轴向碰磨的原因是设备的轴向间隙较小,且高转速下磁盘受到较高的集中应力从而造成磁盘的轴向变形,引起了轴向碰磨的发生。     

刚性转子的试验模态分析

基于模态分析的理论,采用力锤激励的方法,多点激励一点响应对电动机转子进行试验模态分析。通过试验模态测试仪器获得转子的频响函数曲线,经过模态试验软件分析得到试验数据及振型,对其固有频率进行研究,为电动机的整机的减振降噪分析提供可靠的依据。     

风力发电机转子模态仿真与试验分析

转子是双馈风力发电机的重要部件,装机后若转轴振动大,会导致电机扫膛、主轴弯曲及断裂等问题,直接影响发电机的安全运行。利用有限元分析和试验检测对某型号风力发电机转子固有模态进行对比分析,为进一步研究转子刚度提供参考。     

高速双转子试验机主轴系统模态分析

为研究试验机工作过程中主轴系统的动态特性,应用三维软件Unigraphics建立试验机主轴系统模型。首先,将轴承支承刚度等效为弹簧刚度,使用有限元分析软件ANSYS Workbench对主轴系统进行模态分析;然后,针对离心力的影响,对主轴系统进行预应力模态分析,对比分析可知,考虑预应力后,轴系的固有频率均有所下降;最后,通过有限元分析绘制出Campbell图并对轴系临界转速进行理论计算,结果表明2种方法获得的临界转速均满足轴系15 000 r/min的设计要求。     

高速电主轴的试验模态分析

基于模态分析理论,采用单输入/多输出识别法(SIMO)对高速电主轴进行了自由模态试验,介绍了试验方法,得到了所有测点的频响数据.将全部频响数据作集总频响函数,并与相干函数结合分析试验结果,提取了该电主轴的模态参数(固有频率、阻尼和振型),研究了其固有特性.试验结果表明电主轴的基频低于其1阶固有频率,符合电主轴正常工作的基本要求,并用MAC值验证了模态试验的正确性.     

高速卧铺列车计算模态与试验模态的对比研究

通过对某型高速卧铺车结构模态分析,研究了其动力学特性,验证车辆结构动态设计的合理性。为后续结构优化设计提供理论支持。将计算模态和实验模态结果进行对比分析,结果表明,卧铺车结构模态计算结果和实验结平均误差约3．72％,基本符合车辆结构动态设计要求,同时对车体结构的动态特性设计提出了改进措施。     

高速表贴式永磁电机转子强度分析

随着科学技术飞速发展,永磁电机也正不断完善与改进。与传统电动机相比,永磁电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高以及功率因数高等优势,主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机中。而高速永磁电机也存在永磁体无法承受离心力引起的拉应力、转子温度分度不均等缺点,因此对永磁电机转子强度进行有效分析研究,改善机器应用性非常重要。基于机械强度设计、电磁设计以及转子动力学设计等理论知识,采用有限元法计算方法,经过相关研究试验,设计一种基于多物理场耦合高速永磁电机转子优化设计方法。     

内置高速永磁电机转子机械应力仿真分析

高速电机在运行过程中,转自核将产生巨大的离心力,从而使转子中的应力急剧增加,进而可能导致转子的破坏,因此转子机械应力分析是高速电机转子机械设计的重要组成部分。本文围绕一台小型内置高速永磁电机,基于参数化建立了转子的有限元模型,分析了高速下珠子的应力分布,并且研究了转子结构参数对最高应力的影响。     

自启动式高速永磁磁滞电机转子强度分析

为解决自启动式高速永磁磁滞电机转子因磁滞力矩不足出现的转子打滑问题,提出两种新的“磁滞柱+永磁环”转子结构。为保证两种结构在高速运转的工况下能够安全运行,须对转子进行强度校核。基于厚壁圆筒理论分别对两种新型结构转子推导了各部分的位移场和应力场,采用有限元方法验证了解析计算的准确性,并对两种结构各部分的应力及位移进行对比分析。在额定功率为10 kW、额定转速为120×10³ r/min的工况下,两类转子在切向和轴向的应力差值较大,主要发生在磁滞柱材料部分,3层转子受拉,4层转子受压,两类转子各部分的位移变化均在合理范围之内。4层转子结构在启动过程中,敏感配合处应力满足强度使用条件,因此,碳纤维保护套对磁滞柱部分可以起到一定的保护作用,改变了3层结构中原有的磁滞柱与永磁环的应力状态,证明了该结构的可行性及有效性,为自启动转子的设计与优化提供了合理的理论依据。     

高速永磁电动机转子磁钢表贴固定方式的分析与研究

针对目前高速永磁电动机的转子磁钢表贴固定方式易脱落的问题,分析研究其磁钢表贴式结构的固定方式,对磁钢在高速工作下的受力状况进行分析和计算,得出其固定强度要求。对表贴式磁钢粘接力进行了测试和计算,结果表明,磁钢的胶水粘接强度满足其结构强度需求。此结果对高速永磁电动机转子磁钢表贴固定方式中磁钢的固定强度验证具有一定的参考意义。     

高速电主轴的工作模态试验分析

高速电主轴在工作状态下产生的振动对高精度加工影响较大,通过对最高转速为60000r/min的磨削型高速电主轴进行不同转速下的工作模态试验,并运用随机子空间法(SST)对其进行模态参数的识别,得到了电主轴工作状态下多个重要部位的频谱图,分析了多个重要测点的加速度,且与出厂理论值进行比较,以验证其是否符合高精度加工生产的要求和所采用试验方法的正确性,同时说明电主轴产生振动的主要原因,排除了试验用电主轴在共振区工作的可能性.     

基于ansys的直流无刷电机模态分析

运用ansys有限元分析软件对永磁直流无刷电动机进行了模态分析,得到了该电机振动系统的前八阶固有频率和相应的振型,了解了电机的振动特性,分析表明该电机在工作时未出生整机共振现象,电机中未发现薄弱环节,电机整机设计较为合理,同时通过锤击法模态实验验证了ansys有限元分析的准确性,对永磁直流无刷电机的设计和优化有一定的指导意义。     

摆线转子式机油泵模态分析及试验

为评价某型摆线转子式机油泵结构的动态特性,建立了该型机油泵的有限元模型并进行模态分析,得到自由模态和约束模态的前六阶固有频率和振型。发现振动变形较大位置出现在转子工作区域和泵体出油口位置。将固有频率与转子啮合频率、发动机激振频率、转轴偏心振动频率进行对比,发现不会产生共振。通过模态试验,得到摆线转子泵的试验频率与仿真结果具有较好的一致性,验证了仿真结果的可靠性。为摆线转子式机油泵系统的振动特性分析,减振降噪和结构优化设计提供了依据。