非线性接触下磁悬浮电机柔性转子系统模态分析

针对磁悬浮电机转子系统模态分析误差较大的问题,提出考虑转子组件间的非线性接触行为,基于罚函数方法通过修正优化接触刚度因子实现对电机柔性转子系统模态的精确分析。通过建立弹性支承转子–轴承系统有限元分析模型,得到了在不同的支承刚度下转子系统前10阶固有频率的仿真值及变化规律。进行模态测试实验验证,结果表明仿真分析和测试值吻合较好,并对加动平衡环后的转子系统进行固有频率的仿真,其结果的准确性在试验样机穿越临界转速时得到了验证。     

永磁同步电动机转子系统的模态分析计算

对一般调速永磁同步电机转子系统进行了模态分析,针对表贴式转子结构,分别对其自由状态下,轴承支撑状态下分别进行了模态分析计算,利用ANSYS-workbench有限元软件模拟轴承支撑,并通过调整轴承位置,研究轴承距离转子铁心对称与不对称情况下的模态频率的变化。研究结果表明,相对于转子系统自由状态下的模态频率,轴承支撑会使转子系统模态频率下降,另外,对称轴承支撑更有利于转子系统稳定,使一阶临界转速更高。为高速电机转子的结构优化设计提供一定的依据。     

高速永磁电机转子模态分析与实验研究

基于模态分析理论,采用限元分析软件ANSYS对某高速永磁电机转子进行自由模态仿真分析,获得了转子前三阶弯曲固有频率值与振型。通过模态实验实测其固有频率值,比较两者数据,验证了仿真计算的准确性,为同类型转子动力学计算提供了参考依据。     

机车牵引电机转子模态试验及仿真优化研究

牵引电机转子作为电机旋转的核心,转子的固有频率应避开实际的工作频率、工作转速。基于软件的有限元分析法是目前在设计阶段应用最广泛的固有频率计算方法,而影响计算结果准确性包括材料参数、各部件间的实际接触状态等。通过LMS公司的采集系统进行实际模态测试,并采用Ansys的有限元分析法,考虑导条和端环、导条和铁心、铁心和转轴实际接触状态计算转子的固有频率。根据实际模态测试结果,以验证Ansys计算结果的实效性,为进一步提高牵引电机转子模态仿真精度提供有益参考,也为进一步改进转子结构,保证转子在实际运行中不会发生共振提供依据。     

50 kW双透平气浮转子系统动力学特性研究

本文以海洋温差能发电为背景,设计了以气体轴承为支撑的50 kW双透平转子系统。应用ANSYS分析软件,对50 kW双透平转子系统进行动力学仿真计算分析,首先采用模态分析法求得了转子系统各阶临界转速及固有频率;其次,基于模态分析进行谐响应分析,得到叶轮径向幅频特性曲线,验证了转子系统能保持稳定运行;最后,对叶轮进行了离心应力分析。结果表明:双透平转子系统的临界转速为16 241.0 r/min,设计的工作转速符合安全裕度;系统在受到外界激振力时叶轮不会与喷嘴发生碰撞;叶轮的最大变形发生在叶尖处,且从叶片顶部到根部逐渐减小,最大应力发生在叶片顶端靠近轴孔的根部,叶轮在工作时不会损坏叶片。研究结果可为双透平试验与结构优化提供一定的理论依据。     

基于Ansys的永磁同步电机转子振动分析

振动是电机的重要指标,对电机转子进行振动分析为其结构改进和性能优化提供理论依据。运用Ansys有限元分析软件对永磁同步电机转子进行模态分析,得到该电机转子振动系统的低阶固有频率和模态振型,分析了电机振动特性。通过电机转子模态试验,求得电机低阶固有频率,对比仿真与试验结果,验证有限元分析结果的可靠性。由结果分析可知,研究对象在额定转速下未产生共振,验证了其结构设计的合理性。研究内容对永磁同步电机的设计和优化有一定的指导意义。     

外转子永磁高速电机转子振动特性分析

在外转子高速永磁电机转子设计中,为了提升电机转子高速旋转的稳定性,避免转子高速引起振动和发生扫膛,通过NX软件建立了转子几何模型,导入有限元分析软件进行自由模态分析,获得了电机转子的固有频率与振型图;并进行试验模态分析实测,与前者数据作比较,结果吻合,验证了动力学模型的正确性。通过施加轴承约束求解模态,估算了转子结构的合理转速。     

多自由度永磁同步电机转子动力学特性分析

多自由度永磁同步电机含有球壳型转子,电机额定转速接近临界转速时,电机会产生多重共振,影响电机正常运行;电机转子转速需穿越1阶模态的临界转速,工作在1阶模态临界转速和2阶模态临界转速之间的安全范围。根据转子系统动力学特性,建立自由状态下的转子数学模型,对有限元法与解析法进行对比分析;分析了转子陀螺效应对临界转速的影响,并进行了转子轴承刚度对临界转速是否有影响的有限元验证;测试了不同转子轴承刚度情况下,弯曲模态与形变位移之间的关系;通过实验验证球形转子的转速与振幅之间的关系,总结出相应的规律,为该类电机的优化设计和控制提供了理论依据和数据。     

基于ANSYS的航空电机转子振动分析

为了避免航空电机的转子在运行过程中产生共振,应用ANSYS有限元分析软件,对航空高速永磁电机转子进行模态分析,得到了电机转子的前六阶固有频率及模态振型图,了解了该电机转子的振动特性,将仿真结果和实验结果对比验证了有限元分析的可行性。同时通过对电机转子额定频率和固有频率对比可知,电机固有频率远远大于额定频率,不会产生共振,说明电机转子结构设计的合理性,对该电机的设计优化具有一定的参考价值,为同类产品的仿真分析提供参考依据。     

鼠笼转子端部扭振特性研究及其对结构可靠性影响

针对变频器驱动下牵引电机受到谐波转矩的影响,分析了谐波转矩对铜条式鼠笼转子结构的作用机理。采用试验与仿真相结合的方法识别鼠笼转子端部特性。首先,通过模态分析,获取了鼠笼转子的模态参数;然后,建立了基于模态试验的转子等效有限元模型,分析了其在12倍频特征电磁激励下的静强度及谐响应。最后,基于导条振动测试平台,研究了鼠笼转子端部扭振特性,并对载荷放大效应进行了验证,为提升铜条式鼠笼转子端部结构的可靠性提供了一定的理论支撑。     

大型风力机塔筒三维有限元分析

本文采用三维有限元方法,对1.5MW风力机塔筒进行了静强度分析和模态分析,计算了塔筒在极限载荷下的静强度特性,讨论了用于风力机塔筒模态分析的有限元模型的建立原则和方法,针对塔筒的前两阶固有频率,进行了塔筒与风轮、发电机的共振安全性分析,并且分析了地基刚度、塔顶质量对塔筒固有频率的影响,从而为风力机塔筒的优化设计提供了依据。     

风力机塔架模态分析及应用

以某大型风力机塔架为例,对塔架进行了动力特性计算,利用ANSYS有限元软件完成建模和模态分析,分析中考虑了塔顶上方机舱总质量、塔底基础质量及塔架基础约束刚度的影响。计算结果表明塔架与叶轮不会发生共振,为塔架安全运营和进一步研究风力机塔架的结构动力学分析提供了依据。     

磁悬浮汽轮机多盘转子动力学建模与参数辨识

带有圆盘的轴承–转子系统会出现附加模态,即圆盘与转轴之间的耦合振动模态。基于梁理论的二维有限元法是转子动力学解析分析主要方法之一,但难以考虑圆盘与转轴之间的耦合振动对多盘转子系统动力学特性的影响。针对磁悬浮汽轮机多盘转子结构特点,在基于欧拉伯努利梁理论的二维有限元法基础上,引入角刚度及角阻尼系数考虑盘轴耦合振动对轴承–转子系统动力学特性的影响,建立磁悬浮汽轮机电磁轴承-柔性转子系统动力学解析模型,并结合模态测试试验给出解析模型参数辨识方法。最后以某型船用磁悬浮汽轮机样机为对象,通过实验验证所提动力学建模和参数辨识方法的正确性。     

汽轮发电机组弹性和固定基础的动刚度探讨

基础动刚度主要与基础的固有频率有关。在频率15~70Hz内,固定基础和弹性基础都存在多个固有频率。对引进西屋型机组的基础进行有限元计算,结果表明:在接近或远离固有频率时,各种基础动刚度的最大值相差不多,最小值也差不多。因此,弹性基础与固定基础的动刚度处于同一数量级;有限元计算结果还表明,在扰力作用点,座缸式轴承座处基础的水平动刚度大于垂直动刚度。     

轴向力偏转五自由度永磁偏置磁轴承及磁路解耦设计

为了提高空间用磁悬浮飞轮输出偏转力矩的能力和精度,提出一种利用轴向力控制转子径向偏转的五自由度永磁偏置磁轴承(permanent-magnet-biased magnetic bearing with five degrees of freedom,5-DOF-PMB),有效减小了飞轮体积和转子轴向长度,提高了系统的集成度,改善了转子系统的固有模态和稳定性.有限元仿真表明,按照角动量为15N·m·s飞轮的要求设计的轴向力偏转5-DOF-PMB可同时满足各自由度负载的要求.为了提高转子径向大偏移时主动振动的控制精度,进一步对轴向力偏转5-DOF-PMB径向通道进行了磁路解耦设计.等效磁路分析与有限元仿真表明,经磁路解耦的5-DOF-PMB径向通道间磁路耦合程度削弱了2个数量级.最后从等效磁路和结构设计角度,对永磁偏置磁轴承的磁路解耦设计方法进行了归纳和总结.     

基于有限元法的电动汽车永磁同步电机模态分析

车用永磁同步电机(PMSM)追求轻量化的设计带来了更为严重的电机振动噪声危害。准确分析计算PMSM的模态是对其进行振动噪声特性研究的基础。采用有限元法对电动汽车PMSM进行模态仿真计算。通过对电机模型进行适当的简化与等效,计算出电机自由状态下前6阶的固有频率及其对应的振型;并将样机进行锤击法的模态试验,验证了电机有限元模态仿真模型的准确性。     

车用永磁同步电机的电磁噪声分析与抑制

电机模态的准确分析是实现电机低噪声驱动设计的重要环节。当电机模态频率与对应阶次径向电磁力波频率接近时,会产生共振。以一台6极36槽的70 kW商务车主驱动永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对比分析转子开辅助槽和针对一阶齿谐波的转子分段斜极方法对电磁力波的影响。采用转子开辅助槽和转子分段斜极的优化方法后,0阶12倍频径向电磁力波幅值可减小79%。建立电机三维有限元模态仿真模型,分析电机结构部件对模态的影响,结合常用车载驱动电机的安装固定方式对外壳进行约束,分析不同约束方式下电机的模态特性。结果表明,在峰值功率8 000 r/min的工况下,优化设计方案下的0阶12倍频的径向电磁力波幅值较大,但由于频率为4 800 Hz,远离电机模态的固有频率,因此不会发生共振,降低了电磁噪声。     

大型风力机叶片模态测试与分析

利用建成的大型风力机叶片的振动特性分析装置,用测力法和不测力法对风力机叶片进行模态试验及分析,测试了风力机叶片的模态参数（固有频率、阻尼和振型）,得到了叶片的振动特性。采用共振法将偏心电机和变频器连成一体作为激励源测试了叶片的固有频率,实验验证了单叶片的危险运行频率。对大型风力机叶片模态试验及分析提供了可靠的实验装置和试验方法,对风力机叶片动力学特性分析提供有力工具。