無軸承開關(guān)磁阻電機及其定子振動分析.pdf

1、無軸承開關(guān)磁阻電機集傳統(tǒng)磁軸承和普通開關(guān)磁阻電機為一體，兼具旋轉(zhuǎn)和懸浮功能。同時結(jié)合了磁軸承無摩擦、無接觸、壽命長等優(yōu)點和開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單、高速性能好的特點，因此，無軸承開關(guān)磁阻電機在諸如高速機床、飛輪儲能、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但是無軸承開關(guān)磁阻電機作為一種特殊的開關(guān)磁阻電機，同樣面臨電磁振動和噪聲的問題。
　　本文以12/8極無軸承開關(guān)磁阻電機為研究對象，從轉(zhuǎn)子幾何偏心特性、定子模態(tài)、偏心徑向力、數(shù)學(xué)建模、減振

2、等幾個方面著重進行了分析。
　　首先，前人的研究已經(jīng)指出開關(guān)磁阻電機振動主要是由于無軸承開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子偏離幾何中心使得定子所受單邊磁拉力而導(dǎo)致的[63]。電機定子長期受到單邊磁拉力會發(fā)生形變，引起振動噪聲，因此轉(zhuǎn)子偏心不能忽略，故本文根據(jù)文獻[81]推導(dǎo)了考慮轉(zhuǎn)子偏心位移的徑向力數(shù)學(xué)模型，并通過有限元驗證了模型的準確性，彌補了現(xiàn)有數(shù)學(xué)模型的缺陷。
　　其次，由于在不平衡磁拉力作用下發(fā)生變形的定子，將進一步導(dǎo)致氣隙不均勻，

3、從而引起更大的振動和噪聲，因此研究定子變形與受力的關(guān)系尤為重要。本文分析比較了在不同的靜態(tài)力作用下，定子變形隨所受徑向力大小的變化關(guān)系;比較了在相同徑向力作用下，不同軛厚的定子的變形情況;比較了在相同徑向力作用下，四種不同形狀的定子齒極的變形的最大和最小值。當(dāng)定子所受徑向力諧波頻率與定子的固有頻率相同時，振動噪聲尤為明顯，故本文對12/8極無軸承開關(guān)磁阻電機定子進行了模態(tài)分析，求解出振動頻率和相應(yīng)的振動模型，為后面研究轉(zhuǎn)子偏心時，定子所

4、受磁拉力打下了基礎(chǔ)。
　　再次，為找出與定子固有頻率相一致的徑向力諧波頻率，本文建立了12/8極無軸承開關(guān)磁阻電機和12/8極開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子不同偏心程度的模型，并在轉(zhuǎn)子各個偏心程度下，對這兩種電機進行了有限元仿真分析，對電磁場和定子所受徑向力進行了比較;進而對該徑向力進行了傅里葉分析，比較了兩種電機各次諧波幅值。
　　接著，本文提出了一種共懸浮繞組連接方式，并用有限元對提出的該懸浮繞組連接方式與傳統(tǒng)繞組連接方式下運行的12