本文關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心故障及振動(dòng)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：開關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor)簡(jiǎn)稱SR電機(jī),作為一種新型調(diào)速電機(jī),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固,調(diào)速性能良好,可靠性高等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛重視。然而SR電機(jī)顯著的振動(dòng)和噪聲問題在很大程度上制約了其在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。研究表明SR電機(jī)的噪聲主要源自定子受到脈動(dòng)的徑向電磁力作用而引起的振動(dòng)和變形。針對(duì)振動(dòng)和噪聲問題,眾多學(xué)者在SR電機(jī)本體設(shè)計(jì)和控制方面提出了很多有效方法;但由于機(jī)械加工和安裝精度等問題,必然使電機(jī)存在偏心,導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子間的氣隙長(zhǎng)度不均勻。由于SR電機(jī)氣隙較小,且氣隙磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于鐵芯材料的磁導(dǎo)率,因此,氣隙長(zhǎng)度不均勻會(huì)引起氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生較大變化,進(jìn)而產(chǎn)生較大的不平衡磁拉力,惡化SR電機(jī)的振動(dòng)與噪聲問題。因此,SR電機(jī)的偏心故障分析及其對(duì)電機(jī)性能影響的研究是實(shí)現(xiàn)電機(jī)偏心診斷與優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要方面。本文針對(duì)SR電機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)偏心故障問題,首先在考慮轉(zhuǎn)子(初始)偏心方向角度和偏心率的前提下,推導(dǎo)了氣隙偏心對(duì)電機(jī)氣隙長(zhǎng)度、繞組磁鏈、靜態(tài)轉(zhuǎn)矩等特性的影響;利用Ansoft建立了SR電機(jī)不同偏心狀態(tài)的二維靜磁場(chǎng)有限元模型,仿真驗(yàn)證了偏心方向角度和偏心率對(duì)繞組磁鏈及轉(zhuǎn)矩的影響,并提出磁鏈特性可以作為一種準(zhǔn)確檢測(cè)偏心故障的重要參數(shù)。其次,建立了SR電機(jī)不同轉(zhuǎn)子偏心的場(chǎng)-路耦合瞬態(tài)有限元分析模型,分別采用虛位移法和麥克斯韋應(yīng)力法對(duì)電磁力等進(jìn)行了求解計(jì)算;并對(duì)SR電機(jī)的氣隙磁密、電磁力和電磁力密度進(jìn)行了快速傅里葉變換(FFT),分析了偏心對(duì)電磁力等頻譜分布的影響。最后,利用Ansys對(duì)SR電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)、定子與機(jī)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元模態(tài)分析,獲得了兩種模型的固有頻率與振型。通過將瞬態(tài)電磁場(chǎng)分析與諧響應(yīng)場(chǎng)分析進(jìn)行連接,建立了SR電機(jī)的磁-固弱耦合分析模型,采用模態(tài)疊加法對(duì)SR電機(jī)定子與機(jī)殼結(jié)構(gòu)在不同偏心故障下的振動(dòng)位移和振動(dòng)加速度進(jìn)行了分析,得到轉(zhuǎn)子偏心故障對(duì)SR電機(jī)振動(dòng)特性的影響。仿真分析結(jié)果對(duì)SR電機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與偏心故障診斷具有重要的理論參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：開關(guān)磁阻電機(jī) 轉(zhuǎn)子偏心 電磁力 磁固耦合 振動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM352
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展概述12-13
• 1.2.2 電機(jī)偏心故障分析與診斷13-15
• 1.2.3 電機(jī)振動(dòng)與噪聲分析研究15-17
• 1.3 論文主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)17-18
• 1.3.1 論文主要內(nèi)容17-18
• 1.3.2 創(chuàng)新點(diǎn)18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第2章 開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)理論19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的基本構(gòu)成19-23
• 2.3 開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理23-25
• 2.4 開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型25-31
• 2.4.1 電路方程25-26
• 2.4.2 機(jī)械方程26
• 2.4.3 機(jī)電聯(lián)系方程26-28
• 2.4.4 線性模型28-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 開關(guān)磁阻電機(jī)靜態(tài)特性分析32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 電機(jī)電磁場(chǎng)分析的基礎(chǔ)理論32-36
• 3.2.1 勢(shì)函數(shù)方程33-35
• 3.2.2 電磁場(chǎng)定解條件35-36
• 3.3 偏心對(duì)電磁特性的影響分析36-39
• 3.4 SR電機(jī)有限元分析39-42
• 3.4.1 有限元法簡(jiǎn)介39-40
• 3.4.2 SR電機(jī)有限元建模40-42
• 3.5 SR電機(jī)的靜態(tài)電磁特性計(jì)算42-51
• 3.5.1 磁力線分布分析42-44
• 3.5.2 磁鏈特性分析44-47
• 3.5.3 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩特性分析47-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第4章 開關(guān)磁阻電機(jī)瞬態(tài)場(chǎng)分析52-69
• 4.1 引言52
• 4.2 SR電機(jī)的場(chǎng)路耦合建模52-56
• 4.2.1 SR電機(jī)場(chǎng)-路耦合數(shù)學(xué)模型52-53
• 4.2.2 基于Ansoft的場(chǎng)路耦合模型53-56
• 4.3 SR電機(jī)磁密計(jì)算56-61
• 4.3.1 磁密解析計(jì)算56-58
• 4.3.2 氣隙磁密的有限元仿真分析58-61
• 4.4 SR電機(jī)電磁力計(jì)算61-68
• 4.4.1 虛位移法61-64
• 4.4.2 麥克斯韋應(yīng)力法64-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第5章 開關(guān)磁阻電機(jī)振動(dòng)分析69-88
• 5.1 引言69
• 5.2 SR電機(jī)定子模態(tài)分析69-78
• 5.2.1 模態(tài)分析理論69-71
• 5.2.2 定子模態(tài)的有限元分析71-78
• 5.3 磁固耦合分析介紹78-81
• 5.4 SR電機(jī)的振動(dòng)的耦合分析81-87
• 5.5 本章小結(jié)87-88
• 總結(jié)與展望88-89
• 致謝89-90
• 參考文獻(xiàn)90-96
• 作者簡(jiǎn)介96
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和科研成果96-97

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