电机定子振动模态频率分裂特性分析

有效抑制由电机径向电磁力激发的电机定子振动是实现电机减振降噪的一个重要途径,而对电机定子模态频率及模态振型的准确分析是抑制电机定子径向振动的基础。采用圆环的弹性力学解析模型作为电机定子振动的分析模型,对无约束状态下电机定子的模态进行分析,得到了电机定子径向振动模态频率和模态振型的解析解。以齿槽和底脚为典型附加结构,采用摄动法对电机定子模态频率的分裂现象进行分析,总结了频率分裂与否以及分裂阶次的判定准则。通过ANSYS有限元软件验证了理论方法和计算的有效性。结果表明,所建立的二维圆环模型可以准确、高效地应用于电机定子模态特性的分析;附加结构的分布形式对定子频率分裂特性具有重要的影响。     

电机定子铁芯振动特性分析的一种解析方法

随着新能源汽车的发展,用户对电机噪声的要求日趋严格,噪声振动分析已经成为电机开发中的重要内容。定子的电磁振动是电机的主要噪声源,由于电机定子的复杂结构,目前常用有限元方法建模分析定子铁芯的振动特性,耗时太长,不能满足定子优化设计的振动噪声特性快速计算要求。提出了一种解析方法用于计算定子铁芯的振动特性。采用厚壳-梁耦合结构对定子铁芯进行简化,计入了定子齿对振动特性的影响;推导了耦合结构的解析能量泛函,并使用Rayleigh-Ritz法计算出定子铁芯的固有频率和模态振型。应用该解析方法计算了电机定子振动特性,分析了定子齿枢的影响,并与商用软件的有限元建模分析结果进行比较,两者误差小于5%,验证了该解析方法的准确性。     

开关磁阻电动机振动特性的有限元分析

本文建立了开关磁阻电动机(SR电机)振动特性的二维和三维有限元模型,利用有限单元法计算了SR电机的振动模态和固有频率,对各种模型计算结果进行了对比分析,研究了SR电机定子结构对其振动模态和固有频率的影响,并与模态实验的结果进行了比较.     

开关磁阻电动机振动特性的有限元分析

本文建立了开关滋阻电动机(SR电机)振动特性的二维和三维有限元模型，利用有限单元法计算了SR，电机的振动模态和固有频率，对各种模型计算结果进行了对比分析，研究了SR电机定子结构对其振动模态和固有频率的影响，并与模态实验的结果进行了比较。     

车用永磁同步电机电磁噪声分析研究

以电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,从作用于电机定子表面的电磁力波和电机定子结构的动态特性两个方面对电动汽车驱动用永磁同步电机空载工况的电磁噪声展开研究.通过研究永磁同步电机产生电磁力波的机理,推导了空载工况电磁力波的解析分析方法,结合电磁仿真的手段,精确计算了电机在空载工况下电磁力波的波次、频率和幅值;通过建立电机定子结构的有限元仿真模型及有限元模态仿真计算,得到了定子结构的模态频率和振型.发现：电机定子结构的前6阶模态频率较低,电机空载工况在调速过程中所激发的电磁力容易引起电机定子结构的共振.该研究为电动汽车驱动用永磁同步电机的减振降噪提供了指导.     

基于ANSYS的车用交流发电机定子建模方法分析

为了准确预测车用交流发电机的振动和噪声,需要得到电机定子准确的模态特性,而准确的仿真计算模态前提是要有准确的仿真模型。利用有限元软件ANSYS对定子铁芯分别建立实体与片状结构模型计算得到模态特性,并结合实验结果确定定子铁芯采用实体结构模型与实际最接近且计算最简便。在确定定子铁芯建模方法的基础上,对绕组通过不同的等效方式组成不同的定子模型来计算得到不同的定子模态结果,结合实验结果来选取最符合实际的模型,从而确定绕组采用等效体积的方法与实际最接近,最终确定电机定子的建模方法,为后期仿真计算的有效性提供依据。     

改进的混合界面子结构模态综合法在失谐叶盘结构模态分析中的应用

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机模态分析的计算效率,针对传统混合界面子结构模态综合法由于综合后还可能存在计算量大的问题,提出一种改进的混合界面子结构模态综合法。该方法将综合后的模型进一步减缩,同时在减缩过程中引入位移和力的双协调条件,保证了计算的准确性。采用该方法建立了叶片-轮盘的组合结构的参数化模型,对各个子结构建立有限元模型并综合求其模态,与整体结构有限元法相比,计算时间缩短了23.86%~35.74%,模态偏差不大于0.57%,而传统法,其计算时间缩短了14.63%~29.20%,模态偏差不超过0.49%,可见,在相同的工作环境且保证精度的条件下,该方法计算效率比传统混合界面子结构模态综合法有显著提高,尤其是在高阶模态求解时,计算效率提高的更加明显,为下一步的振动响应及组合结构的动态特性研究奠定了基础。     

微型斜超声波电机的研究

提出一种新型微超声波电机——斜齿型微超声波电机。它是利用压电材料的逆压电效应，将交流电信号转变成定子表面超声频率的机械纵向振动，借助于定子表面的斜齿与转子的相互压紧，使斜齿端面质点产生椭圆运动，实现转子单方向旋转运动，该电机的驱动力矩较大、反向自锁力矩大、结构简单。文中将定子斜齿与转子接触分为三个阶段——接触黏着阶段、接触滑移阶段和分离阶段，建立定子斜齿与转子耦合的非线性动力学模型，并对其进行仿真研究，分析电机的瞬态响应特性及主要结构参数对电机机械特性的影响；最后，研制了尺寸为乃10的斜齿型微型超声波电机，经过实验表明，电机的堵转力矩可达10mN·m以上，空载转速达到840r／min以上，连续运转性能良好。     

基于定转子齿开槽的开关磁阻电机振动噪声抑制EI北大核心CSCD

振动噪声的抑制是近年来开关磁阻电机研究的热门领域。根据麦克斯韦张量法理论分析了径向磁拉力减小的原理,通过在定子齿顶、转子齿两侧同时开矩形槽,增大了定转子间气隙长度的同时又将一部分沿径向方向的磁通密度改变为切向方向,减小了径向磁拉力,达到抑制电磁振动的目的。利用参数化扫描的方法,对开关磁阻电机的开槽参数进行了优化,得出开槽尺寸,并对比分析开槽前后电机的径向磁拉力。运用Ansys Workbench模块分别对定转子齿开槽前后的电机定子进行模态、谐响应以及噪声分析,得到其模态固有频率、模态参与因子、振动响应频率以及声压频谱。分析结果表明:该方法有效减小了开关磁阻电机的径向磁拉力,改善了开关磁阻电机的振动和噪声。     

少齿差星轮型减速器的弹性动力学建模与模态分析

针对目前少齿差星轮型减速器在机械应用中行星轴承易烧毁的现象,对其进行力学分析以寻求解决的途径。基于子结构综合思想,将少齿差星轮型减速器划分为输出轴子系统、输入轴子系统、星轮轴子系统和平动星轮子系统,运用牛顿力学方法建立各子系统的运动微分方程。通过计入各轴承径向支承变形、齿轮副啮合变形以及输入轴和星轮轴上偏心套的分度误差和偏心误差等因素,构造系统各环节的变形协调条件,并将其与各子系统的运动微分方程结合,构建出少齿差星轮型减速器的弹性动力学方程。通过求解系统动力学方程的特征值问题,可获得其固有特性。以HJW-18B型星轮减速器为例,基于所建动力学模型对其进行了模态分析。结果表明,少齿差星轮型减速器的低阶固有频率远高于系统额定输入转频,一般不会引起结构谐振;系统低阶模态对应的振型表现为四类子系统的复合振动模式。在此基础上进一步进行了实验模态分析。对比发现,实验模态结果与理论仿真结果吻合较好,表明所建弹性动力学模型具有较高的计算精度,可准确揭示少齿差星轮型减速器的动态特性,从而为后续的受力分析、强度计算和结构优化提供准确的力学依据。     

圆柱形三自由度超声电机定子的结构动力学优化设计

在已有研究的基础上,利用结构动力学方法,对圆柱形三自由度超声电机的定子进行了优化设计。首先根据该种电机的设计要求和先前的经验,确定了其定子的结构形式。然后应用精度较高的体积单元,建立了定子的结构动力学有限元模型。在灵敏度分析、确定设计变量的基础上,建立起定子的优化设计数学模型。最后,采用约束变尺度优化方法,在M ATLAB环境下编制了计算程序,得到了定子的优化设计方案,并制作了定子。实验表明:定子的工作模态满足预期的设计要求;实验结果与理论设计结果相符。同时,运用优化设计方法大大提高了设计效率。     

异步电机定子的振动与模态分析

准确计算异步电机定子的振动模态和固有频率是降低电机噪声和振动的基础。该文基于异步电机简化的物理模型,利用三维有限元软件,全面研究了异步电机定子的固有频率和振动模态。根据等效替换原理,利用多个离散的耦合单元体等效替换铁芯的有限元模型,有效的提高了定子的计算结果的准确度。在综合考虑散热筋、加强筋、底脚和铁芯叠片结构对定子固有频率计算结果准确度的影响后,使得该有限元模型的计算结果达到了很高的准确度。计算结果与实验结果进行了比较验证。     

行波型杆式超声电机定子的参数化有限元法优化设计

摘要：利用参数化有限元优化方法,对行波型杆式超声电机定子进行优化设计。首先,在确定电机定子初始结构的基础上,建立其参数化有限元模型。其次,对定子有限元模型进行模态分析,求解工作模态频率对各结构参数的灵敏度,选取灵敏度高的结构参数为设计变量,并以反映电机输出性能的重要参数作为目标函数。同时,设计了定子结构的优化方案,采用了零阶优化方法,对其结构进行优化设计。最后,根据优化结果,制作了定子样机。试验表明：定子工作模态和端面质点的振幅都满足了预期的设计要求,试验结果与优化设计结果相符。研究表明,利用该优化设计方法能有效地缩短超声电机设计周期。     

综合模态测试技术在白车身减振降噪中的运用

综合模态测试的基本思想是将结构划分为若干个子结构,通过对子结构的模态测试,得到子结构模态参数,再将这些参数综合,从而得到整体结构的模态参数的方法。在汽车NVH研究领域,若对整体白车身进行模态测试成本会很高,同时,工作量也会很大。采用综合模态测试的方法,在减低了测试成本和工作量的同时,还能达到工程上的要求。     

双足型直线超声电机的结构及实验

研制了一种新型直线超声电机，首先对其驱动机理进行探讨，设计电机的具体结构，其次对定子进行频率响应实验，模态实验，实验显示电机可有效激励出所需振型，正反向运动灵活，电机的工作频率42550Hz；最大无负载速度可达76mm／s，最大输出推力2N。     

强离心场下旋转型行波超声电机定子动力学分析与试验

研究了强离心场下旋转型行波超声电机定子的动力学特性,分析了离心刚化效应对定子的影响。通过计算离心力做的功(或称为离心势能)推导出因离心刚化效应引起的附加刚度矩阵,进而得到强离心场下定子的特性矩阵(包括质量矩阵和刚度矩阵),求解得到定子的模态参数;并根据压电陶瓷的孤极区反馈的电压信号,确定了高旋环境下定子的固有频率;总结了强离心场下超声电机定子动力学特性变化规律,给出了高旋环境下超声电机的驱动控制应对策略,为高旋环境下超声电机的应用奠定基础。     

旋转对称结构液－固耦合振动的多级杂交子结构分析

对立体空间旋转对称结构在液体中形成的耦合系统（ＣＮ系统）进行统一的群变换及界面协调，推导了对液体多级划分后的组合模态综合过程。进行子结构之间以及向上一级子结构的对接与缩聚，提出了旋转对称结构液－固耦合振动的多级杂交子结构法。完成了立体空间旋转对称结构完全液－固耦合动力特性的群分析。此方法使耦合系统的综合规模大为缩小，计算速度提高数倍。文中通过试验结果证实理论方法的正确性。     

Y形旋转超声波马达的设计与动态特性分析

为了探索和丰富旋转超声波马达的结构,使其满足响应精准且速度快以及控制简便的要求,设计了Y形旋转超声波马达,并对其结构及动态特性进行了分析。Y形旋转超声波马达将3组压电陶瓷片的横向振动复合成驱动足端面对转子的微幅驱动,通过摩擦耦合在惯性作用下推动转子顺时针或逆时针旋转。运用Workbench软件中的Design Exporation组件对Y形旋转超声波马达定子组件的结构尺寸进行了优化设计,提升了定子组件的性能。构建优化后Y形旋转超声波马达定子组件的有限元仿真模型,并通过模态分析获得了定子组件工作所需的固有振型,通过谐响应分析获得了定子组件的幅频特性曲线,通过瞬态分析获得了1个激励周期内定子组件的振动模态,验证了Y形旋转超声波马达的驱动机理。结果表明,Y形旋转超声波马达压电陶瓷片表面施加电压的最佳频率为20 739 Hz,对应的驱动足端面的振幅为6.95 μm。Y形旋转超声波马达结构简单且具有对称性,能效利用率高,对拓宽超声波马达的应用领域有重要参考价值。