大型异步电动机定子振动与模态分析

预测电机的振动和噪声需准确计算电机定子结构的固有频率及定子的响应特性。文中利用3D有限元软件研究了定子模态和固有频率，分析了定子叠片结构、绕组对大型异步电机定子固有频率和振动模态的影响；用有限元分析和实验测量确定正交各向异性叠片结构和绕组的材料属性，并与实测结果进行了比较。研究表明，对于大型异步电机，定子绕组对固有频率影响很大，其弹性模量远低于实体铜，有效部分绕组和端部绕组不能简单地以附加质量形式计算固有频率；端部绕组质量和刚度对固有频率的影响大体相互抵消，所以端部绕组对固有频率的影响相对很小。     

基于物理模型爪极发电机定子系统模态分析

针对车用爪极发电机的定子共振所引起的振动噪声问题,研究定子模态振型和固有频率计算方法。以一台车用爪极发电机定子为例,利用解析法求解了定子铁心的固有频率,同时考虑了绕组对定子固有频率的影响。基于定子物理模型建立了定子铁心和绕组的三维有限元计算模型,对铁心和绕组材料参数根据物理模型进行等效处理,完成了定子铁心以及定子系统的有限元模态分析,全面地研究了定子的各阶模态振型和固有频率,有限元结果和解析法结果最大误差为5. 9%。对该型定子进行了锤击法模态试验,试验结果、仿真和解析计算结果误差均在8. 8%以内,满足工程设计需要。完成发电机振动台架试验,基于试验结果对定子固有频率进行了判定,表明本计算结果的准确性。     

基于物理模型开关磁阻电机定子模态和固有频率的研究

准确计算定子模态和固有频率是降低电机噪声和振动的基础。该文基于开关磁阻电机(SR电机)物理模型，利用3维有限元软件，全面研究了定子模态和固有频率，系统分析了绕组、端盖和安装对定子模态和固有频率的影响。研究表明，对小功率SR电机，2阶模态对噪声和振动的贡献最大。定子绕组对固有频率的影响非常严重，弹性模数远低于实心铜材，绕组不宜采用质量计入磁极或铁心的方式处理。端盖、底脚安装均导致定子固有频率明显升高。最后讨论了2维有限元模型与3维有限元模型计算结果的差异。计算结果与试验结果进行了比较验证。     

开关磁阻电机的定子振动模态分析

大的振动和噪声阻碍了开关磁阻电机的推广应用.由于定子的径向振动是开关磁阻电机噪声的主要根源,因此定子振动系统的模态分析是降噪研究的有效手段.该文利用三维有限元法模态分析,通过比较、分析开关磁阻电机定子振动系统的固有频率在不同绕组安装工艺和散热筋结构条件下的变化,得出了加固绕组和采用周向散热筋结构有利于降低开关磁阻电机噪声水平的结论.通过比较一台实验样机的模态分析计算结果和实测结果,证实了模态分析计算的有效性.     

基于有限元法的永磁同步电机定子固有频率研究

定子模态分析是研究永磁同步电机(PMSM)电磁振动噪声的重要环节,对定子固有频率进行准确预测是抑制PMSM电磁振动噪声的基础。运用解析法分析了影响定子固有频率的主要因素。建立了定子系统各部分有限元仿真模型,通过有限元仿真和相关数据处理分析研究了绕组、机壳和端盖对定子固有频率的影响。结果表明:当绕组等效弹性模量低于某一临界值时,会使定子固有频率降低,而高于该临界值时,会使定子固有频率升高;机壳和端盖均会使定子的固有频率大幅度提高。     

电动汽车用永磁同步电机定子结构固有频率分析

现代电动汽车驱动电机追求高密度低噪声和宽广的速度运行范围,模态频率的准确预测直接影响电磁振动噪声的预测和抑制。该文基于一台48槽8极车用永磁同步电机,研究分析定子绕组结构、绕组浸漆和绕组端部对电机定子结构固有频率的影响。首先,应用解析法估算定子结构的固有频率,将定子铁心(包括槽内绕组)和绕组端部等效成两自由度系统,分析绕组端部对定子固有频率和振型的影响;然后,建立逼近实际电机定子铁心的有限元模型,分析绕组及浸漆对定子铁心固有频率的影响;最后,用锤击模态实验方法验证解析法计算结果的正确性和有限元模型的精确性。     

小型异步电机模态计算与试验分析

以一台1.1k W小型异步电机为样机,采用锤击法进行模态试验,试验对象分别为不带绕组的定子,带有未浸漆绕组的定子,带有浸漆绕组的定子,带有去掉端部绕组的定子以及整机,同时保证所有试验模型的定子均为同一个定子。利用锤击模态试验测得的加速度频响函数的幅值和相位对定子径向二阶固有频率进行了判定。基于试验结果分析了绕组浸漆前后定子固有频率的变化以及端部绕组对定子固有频率的影响。用数值法分别计算了不带绕组定子及去掉端部绕组定子的模态;同时建立了试验样机的三维全域有限元计算模型,并且在转子和轴承连接处施加了约束条件,充分考虑了转子对电机模态的影响,计算与试验结果进行了比较。最后讨论了转子、端盖和机壳对电机定子模态的作用。     

开关磁阻电动机转子偏心特性分析

利用有限元软件建立12/8极开关磁阻电动机的二维电磁模型,分析了转子静态偏心时定子极下气隙磁密和径向力随电流的变化规律;建立定子三维模型进行模态分析,得到电机振型和固有频率,进而分析了转子静态偏心时定子所受径向力随转子位置角的变化曲线,并对径向力进行频谱分析,揭示了径向力与电机振动的关系,为开关磁阻电动机振动和噪声的抑制奠定了基础。     

基于磁固耦合法对比经典与新型双励磁开关磁阻电机电磁振动特性分析

通过电磁和机械有限元方法对比研究一种新型多励磁电机的电磁振动特性。这种新型电机在定子侧放置一套直流励磁绕组,基于该模型计算并对比与传统开关磁阻电机(SRM)的电磁特性。利用MATLAB软件对气隙磁密和径向电磁力进行了谐波分析;其次对定子进行模态分析,得出其固有频率和模态振型;最后通过电磁-结构耦合法计算定子的电磁振动响应,对其振动特性进行分析。研究表明这种新型双励磁电机对减小电磁振动有明显作用。     

直流电动机定子有限元模态分析

为了降低直流电动机产生的电磁噪声,基于ANSYS有限元分析软件对直流电动机定子进行了模态分析,得到了直流电动机定子振动系统的固有频率和模态振型,结果表明该电机定子结构设计合理;接着分析了机座螺栓连接对电机定子模态频率的影响,找出了影响规律,提出了避免共振的措施;同时通过锤击法模态实验,验证了模型等效的合理性以及ANSYS有限元分析的准确性,为提高电机整体的振动特性提供依据,对同类产品的设计和优化有一定的参考意义。     

基于信息融合分析的感应电机故障检测方法

为了提高感应电机故障检测的准确性,在分析了感应电机定子线圈短路故障时的振动特征信息及定子电流的谱信息的基础上,指出了单一的振动分析方法或定子电流频谱分析（MCSA）诊断定子线圈短路故障,不能得到准确可靠诊断结果的原因,提出了一种基于信息融合分析的感应电机定子故障检测方法,能有效提取电机定子故障时的特征信息,提高了故障识别的准确性。实验结果证实,基于融合分析得到故障特征可以作为感应电机定子线圈短路故障诊断的依据。     

基于相关分析的感应电机定子故障诊断方法研究

分析了感应电机定子线圈短路故障时的振动特征及定子电流的谱特性，指出由于受电机固有不对称等因素的影响，单纯利用振动谱分析或定子电流信号频谱分析(MCSA)诊断定子线圈短路故障，不能得到准确可靠的诊断结果；提出了一种基于相关分析的感应电机定子故障诊断方法，能有效提取电机定子故障时的特征信息，利用该方法可提高故障识别的精度；实验结果证实，基于相关分析得到的谱特征可以作为感应电机定子线圈短路故障诊断的依据。     

Detection of Stator Winding Inter-Turn Short Circuit Fault in Induction Motor Using Vibration Signals by MEMS Accelerometer

This paper presents a novel method for detecting stator winding inter-turn short circuit fault in a three-phase induction motor by vibration signature analysis using non-electrical contact type microelectromechanical systems (MEMS) accelerometer. The present work detects inter-turn short circuit by vibration analysis in a three-phase induction motor running under different load conditions. Theoretical analysis of stator winding under inter-turn short circuit condition has been presented. Experimental investigations have been carried out to detect inter-turn short circuit fault by vibration signature analysis using a MEMS accelerometer with three-phase induction motor operating under different conditions. The spectral analysis of motor vibration has been carried out using radix-2 decimation in time fast Fourier transform algorithm. The appearance of particular characteristic frequency components in vibration spectrum indicates stator winding inter-turn short circuit faults. The experimental results are found to closely match with the theoretical values, indicating that MEMS accelerometers can be successfully employed for the detection of stator winding inter-turn short circuit fault in induction motors.     

定子齿顶偏心对压缩机用IPMSM振动噪音的影响

采用分数槽集中绕组的内置式永磁同步电机(IPMSM)变频驱动的压缩机,其振动噪声有增长的趋势且存在许多新的特征。为此,本文基于定子绕组电动势和电流的谐波,建立径向和切向电磁力的等效表达式,用以分析该种电机振动噪音的产生机理;提出用定子齿顶偏心结构来抑制绕组电动势谐波,从而抑制振动噪声;用有限元法计算了该结构多个方案的电磁振动噪声,并进行了样机制作和实验,表明定子齿顶偏心可有效降低分数槽集中绕组IPMSM变频驱动压缩机某些关键频段的噪音。     

发电机定子绕组端部振动静态特性的试验研究

对发电机定子绕组端部振动静态特性进行了试验研究,提出了发电机定子绕组鼻端头部自振静频率落入100H。共振的危险性取决于其振幅的大小,给出了间接判断发电杌定子绕组鼻端头部静频率振幅大小的方法;分析了当发电杌定子绕组端部椭圆形振动落入100Hz附近时,应根据发电杌的历史状况来决定其处理的方法．     

定子绕组匝间短路对发电机定转子径向振动特性的影响

分析了定子绕组匝间短路故障时发电机定转子径向振动特性，首先分析定子绕组匝间短路后气隙磁场变化特征，计算得到气隙磁密、气隙磁导和气隙磁场能量的表达式，然后得到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉振电磁力特性，最终得到定转子径向振动特征。并实测了MJF-30-6型模拟发电机定子绕组匝间短路时定转子径向振动信号，与理论分析结果基本吻合。另一方面也揭示了诸如绕组短路的电气故障与发电机机械振动之间的关系，指出了发电机径向振动特征与发电机电参数一样，也可作为诊断发电机绕组故障的依据。     

多极电机有绕组定子制造工艺改进

多极电机具有槽数多、跨距短、槽满率高等特点。对此类电机而言,若采用普通三相异步电动机嵌线工艺,操作难度大,且有绕组定子铁心的故障率高。针对这一问题,介绍15 kW发电机有绕组定子制造工艺的改进方案。通过工艺改进,可以降低绕组嵌线难度和故障率,提高劳动效率。     

一种行之有效的端箍调整支架

在高民机外装压的有绕组定子铁心上加设调整支架，使端箍与绕组适配，达到绕组端部质量最佳。     

Motor winding problems caused by inverter drives

This article describes measurements of the surge voltage characteristics from a group of eight low-voltage motors driven by inverter fed drives. As described here, two motors have repeatedly been subjected to unexpected stator winding failures. Inspection of the windings after failure indicated that the main cause of the failures is the voltage surge environment applied to the stator winding.