椭圆形港湾内水波共振的解析解

通过坐标变换将线性长波方程转换为基于椭圆坐标系的水波运动方程,并采用分离变量法分别得到马丢方程描述的极角方向运动方程和拓展型马丢方程描述的径向运动方程。椭圆形港湾内的水波共振可以表示为马丢函数与拓展型马丢函数的乘积。由边界处自由水面法向量梯度为零求得水波共振的特征参数。椭圆形港湾内水波共振的极角方向波节点数与马丢函数的阶数相同,径向波节点数与边界条件相关。     

永磁直流无刷电机定子振动动力学分析及实验研究

在集中驱动的电动汽车中,电机是电动汽车振动和车内外噪声的主要源头之一。因此,设计人员都期望于在设计阶段能对电机的振动噪声性能进行分析。本文基于电磁场分析理论对电动汽车驱动用永磁直流无刷电机径向力波进行了有限元仿真计算,进而对电机定子进行了动力学建模与仿真研究,实现了车用定子振动动力学特性分析。仿真结果与电机振动试验结果相符,验证了分析的正确性,为进一步实现低噪声驱动电机的优化设计打下了基础。     

电磁激励下开关磁阻电机转子的弯曲振动分析

由于磁链的高度非线性,开关磁阻电机运转时会产生较大的转矩波动,在定子线圈换相时产生很大的径向力;径向力作用于电机转子产生弯曲振动,导致气隙与电磁力持续变化,转子的运动变得十分复杂;因此,磁固耦合情况下的电机转子动力学已成为当前的研究热点。利用转子单齿受力的经验公式,依线圈通电时序获得了转子所受电磁合力的表达式;采用有限元方法建立了电机转子的弯曲振动方程,通过坎贝尔图分析了不同轴承刚度下的转子临界转速;依据数值方法对转子的运动轨迹进行了分析,讨论了转速对转子最大位移的影响。结果表明,在正常转速范围内转子中间节点最大位移不超过气隙尺寸,振动位移谱的能量分布与转速和转子低阶固有频率密切相关。该方法能快速掌握转子的运动规律,为开关磁阻电机设计提供动力学评价。     

搭载分数槽永磁电机的电驱动总成振动控制

为探究搭载分数槽永磁电机的某电驱动总成在电磁激励、齿轮激励共同作用下的振动特性，通过整车NVH试验识别出电驱动总成在890 Hz与1 176 Hz处存在共振带。为控制该现象，综合考虑电机电磁力波、减速器齿轮激励以及总成结构耦合特性，建立电驱动总成壳体振动响应模型，采用多源激励与结构弱耦合的方法对总成壳体进行振动响应分析，并结合整车试验数据验证仿真分析的有效性，计算结果表明径向电磁力波对振动响应的贡献量较大。针对系统振动问题，建立转子分段斜极模型以及采用外圆开槽的方法，以期降低齿槽转矩、改善气隙磁场谐波从而控制壳体振动响应。该研究可为电驱动总成振动抑制提供一些参考。     

表面波纹度对滚动轴承-转子系统非线性振动的影响

分析了考虑滚动轴承内外圈波纹度、径向间隙和非线性赫兹力作用下的滚动轴承-转子系统非线性动力学响应。根据不同参数下的分岔图、功率谱图和庞加莱截面图,研究了轴承表面波纹度最大幅值和转速对系统的非线性振动的影响,找到了不同故障类型的特征频率。根据分形理论应用G-P算法计算了相同转速下不同最大幅值时的关联维数。分析结果表明,当系统处于混沌状态时随着波纹度最大幅值的增加,其关联维数也会相应增大。因此关联维数可以应用于轴承故障的特征提取与定量诊断中。     

车用交流发电机电磁振动噪声预测研究

为了从发电机设计之初就能精确预测其振动和噪声,进而进行优化设计,需要建立一个电磁振动噪声预测分析模型。以一台36槽6极对的爪极发电机为研究对象,利用有限元法计算作用在定子铁芯上的电磁力,再耦合到电机结构模型中计算瞬态电磁振动,最后将电机振动响应作为声学边界条件,利用时域边界元法计算出电机的辐射噪声。计算表明该发电机的电磁振动噪声频率以36谐次为主,与实验测试的噪声频谱分布相同,两者最大声压级相差2.9 d B,实现了较高精度的电磁振动噪声预测分析,对发电机NVH研究具有指导意义。     

逆变器供电下感应电机振动分析

以一台感应推进电机为例,分析在逆变器供电情况下电机气隙中径向旋转电磁力波性质,并构建电机的二维场路耦合计算模型以便与解析解相互验证;建立电机准确的三维有限元结构谐响应分析模型,并将旋转力波作为激励进行仿真计算,得到在不同性质力波作用下结构的响应结果。现场实测与分析计算结果有较好的符合性,所提计算方法和结果具有一定的工程参考价值,为感应电机的减振降噪提供一些参考。     

运行工况下电动汽车内置式永磁同步电机振动噪声源识别

电动汽车内的振动和高频噪声直接影响汽车产品的结构安全性、舒适性和市场营销等各个方面,为解决某品牌电动汽车驱动系统内置式永磁同步电动机运行工况下振动噪声超标的问题,首先根据电磁场理论推导出电机空载和负载运行时产生的径向电磁力波解析表达式,得到径向电磁力波的阶次、频率和幅值,并给出电机运行时产生电磁和机械力波的频率。利用Brüel&Kj?r3050-A型六通道数据采集系统对电机空载和负载运行时的振动加速度进行阶次扫频分析,对比试验频率和解析分析结果找到电机振动较大的原因;为进一步识别电机的噪声源,基于特征频率对比法并使用Brüel&Kj?r PULSE Reflex声学照相机套装对样机进行工况下的声全息试验实现了对噪声源的定位,可为车用内置式永磁电机振动噪声抑制技术提供参考。     

复合式罩极电机扭转振动检测与分析

设计了一种复合式罩极电机,为双定子双转子结构,电机运行时定子绕组施加励磁,产生的旋转磁场带动转子旋转。分析了电机气隙磁场的特性,推导了电磁转矩公式,表明电机运行时存在扭转振动。研制了复合式罩极电机样机,利用传感器对电机在不同励磁状态下的转矩输出进行了检测,表明电机运行时存在扭转振动,且扭振幅值随两相励磁电压的相位差而变化,最后对变化规律进行了理论分析,结果表明:扭转振动波的相位差为两相励磁电压相位差的2倍。     

异步电机静偏心状态电磁激励力的建模分析与实验研究

为了建立异步电机磁-固耦合动力学模型,并准确预测电机在不平衡运行状态下的气隙径向电磁激励力,推导转子-气隙系统的拉格朗日-麦克斯韦能量方程,采用4阶龙格库塔法计算异步电机存在静偏心时的转子振动响应的数值解,根据转子实际振动偏心计算各阶次不平衡电磁力波,最后分析转子主轴系统弯曲刚度以及初始静偏心大小对气隙磁场和径向电磁力的影响。通过实验研究验证了理论建模和数值计算的准确性。结果表明,在异步电机静偏心状态下,气隙磁场受转子振动偏心影响而发生改变,电机转子弯曲刚度越小且初始静偏心越大,气隙磁场的分布就越不均匀,导致电机定子受到的径向电磁激励力也会越大。因此,该模型和数值解有助于提高异步电机不平衡电磁力的计算精度,对细长主轴异步电机尤其有效。     

永磁同步驱动电机运行性能与振动分析

驱动电机的运行性能和振动分别影响电动汽车的动力性和乘坐舒适性。有较多学者对电机运行性能和振动性能只进行了单独研究。本文采用数值计算方法分析8极48槽同步电机的运行性能和振动响应。先建立二维有限元模型并验证模型正确性;然后进行运行性能和分析,发现其输出功率效较高,但其转脉动值较大,约为27.12%;最后进行振动分析,谐响应分析发现在2400Hz与4000Hz接近电机定子模态三、四阶固有频率,齿顶振动位移大,进一步得出两个频率成分的振动云图。     

大力矩径向驻波型超声波电机有限元分析与实验研究

提出了一种大力矩径向驻波型超声波电机,在实现电机大力矩输出的同时保持结构紧凑的特点。首先设计并分析了电机的结构和工作原理,采用有限元法分析了电机定子的振动特性。接着制作了超声波电机样机,样机直径为32 mm。采用激光测振仪测量了定子的共振频率及径向振动的振幅,测量结果与理论分析结果相吻合。最后,搭建了电机输出特性测试平台,测量了电机在不同电压下的转矩-转速特性。实验测试结果显示,定子工作模态的共振频率为73.3 kHz,当施加的电压幅值为100 V、频率为74 kHz时,电机的空载转速为45 r/min,堵转力矩达到0.41 N·m。与其他同尺寸的超声波电机相比,所提出的径向驻波型超声波电机具有更大的堵转力矩。     

电动汽车驱动电机电磁噪声的仿真分析

为研究某型电动汽车驱动电机的电磁噪声,以一台8极48槽电动汽车用永磁同步电机为研究对象,通过电磁场有限元分析软件得到电机在正弦波供电下的气隙径向电磁力的阶次特征以及频率特征。对电机定子机壳的模态进行仿真,得到电机前五阶的模态振型及固有频率。在此基础上,运用声学仿真软件建立电机的声学有限元网格,将电机的电磁力与电机模态网格进行耦合求解电机的电磁振动与噪声,得到电机电磁噪声在不同频率下的声场声压分布。并对电机在某一工况下的稳态噪声进行台架试验,得到电机噪声的频谱图。分析过程对预测不同类型的电动汽车驱动电机的电磁噪声具有借鉴意义。     

电动乘用车永磁电机的振动噪声测试及特性分析

针对某电动乘用车永磁电机壳体产生低频共振轰鸣声的问题,开展全工况的振动噪声测试,获得电机在正反转工况不同转速下的总声压级和频谱特性,分析噪声与振动的映射关系以及电机噪声的产生机理。通过电机的模态测试对工作转速范围内的电机进行共振分析,确定电机振动噪声过大的原因,并提出电机的减振降噪方案。研究结果表明：该电机转子存在较大偏心,电机1 阶激振力波与第4 阶结构模态发生耦合共振;噪声主要集中在以转速基频的1、2.5、3、3.5、4、7、8、10.5、16、24、40、56 和88 等阶次为中心频率的频带范围内;通过控制转子偏心度和增大电机壳体刚度,可明显抑制电机噪声水平,有关结论可为电机噪声控制提供指导。     

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。     

轴向受压运动梁横向振动特性的数值分析

针对Galerkin截断法在计算轴向受载运动梁的固有特性时,低阶频率误差较大的问题,通过引入轴向力作用对试函数进行改进,分析了两端固支和固支-自由边界条件下的Timoshenko运动梁在轴向压力作用下振动特性。结果表明:分析轴向受压运动梁的低阶弹性振动时,轴向力作用不可忽略;改进方法在轴向载荷较大时计算低阶频率有较大改进,而且对于不同边界条件有很好的适应性;轴向压力和运动效应的共同作用更易引起梁的失稳状态。     

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。     

基于内置力执行器的砂轮不平衡振动主动控制

为了有效的控制由砂轮质量不平衡引起的不平衡振动,本文提出了一种新的控制砂轮不平衡振动的主动控制方案,该控制方案中用来抑制振动的电磁力源于无轴承电机径向磁悬浮力产生的原理。本文首先研究了双绕组感应型电主轴的结构及工作原理,径向控制力的模型及砂轮的受力模型,用有限元法建立了感应型柔性电主轴-砂轮的动力学模型,设计了感应型柔性电主轴-砂轮不平衡振动的主动控制系统,用有限元法分析了当电机转子偏心和不偏心时,控制绕组电流加入对电机内部性能的影响,结果表明该控制方案完全可行并且对抑制砂轮端不平衡振动具有显著作用。     

异步电动机电磁振动试验研究

异步电动机是船用设备一个重要振动噪声源,通过理论推导和试验验证相结合的方法,研究异步电动机的气隙长度、槽配合、转子槽形等主要电磁参数对电动机电磁振动的影响,为研制低噪声船用电机提供一定的参考。     

基于自适应滤波的电主轴-刀具系统不平衡振动的主动控制

为了有效抑制由质量不平衡引起的电主轴-刀具系统的不平衡振动,本文提出了一种基于最小方差的分块(FBLMS)自适应滤波的电主轴-刀具系统不平衡振动的主动控制方案,该控制方案中用来抑制振动的力源于无轴承电机径向磁悬浮力产生的原理。本文首先研究了双绕组感应型电主轴的结构及工作原理和径向控制力的模型,借助有限元法建立了感应型柔性电主轴-电主轴-刀具系统的动力学模型以及研究了FBLMS自适应滤波控制算法,设计了感应型柔性电主轴-电主轴-刀具系统不平衡振动的主动控制系统,通过有限元法来确定径向控制力的系数以及单边磁拉力的系数,研究了经典PID控制器以及FBLMS自适应滤波控制器对刀具端的不平衡振动的控制效果,结果表明采用FBLMS自适应滤波控制器对抑制电主轴-刀具系统端不平衡振动具有更佳控制效果。