內(nèi)置式永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子故障對(duì)定子電磁振動(dòng)的影響.pdf

1、內(nèi)置式永磁同步電機(jī)因高效率、高能量密度以及運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，在高速大功率場(chǎng)合，諸如空調(diào)、電動(dòng)汽車、船舶和航天航空，其應(yīng)用越來(lái)越普及。內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，磁鋼置于轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)受到轉(zhuǎn)子保護(hù)，但是轉(zhuǎn)子隔磁橋處于轉(zhuǎn)子邊緣承受較大應(yīng)力，從而需要分析其強(qiáng)度。轉(zhuǎn)子發(fā)生故障，定子的電磁振動(dòng)特性會(huì)隨之變化，進(jìn)而為故障診斷提供檢測(cè)依據(jù)。這使得內(nèi)置式永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子故障下的電磁振動(dòng)特性逐漸成為業(yè)界倍受關(guān)注的科研方向和研究課題。本文是國(guó)家自

2、然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于定子電磁振動(dòng)與電流分析的永磁同步電機(jī)電氣及失磁故障診斷方法研究”(51477015)中失磁故障診斷方法的基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容。本文主要分析內(nèi)置式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子故障下定子的電磁振動(dòng)，考慮到轉(zhuǎn)子機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，先對(duì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行分析，然后分析轉(zhuǎn)子故障（主要包括失磁故障以及偏心故障）對(duì)定子電磁振動(dòng)的影響。
　　本文首先在介紹彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和電磁場(chǎng)基本理論的基礎(chǔ)上，建立永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子灌注環(huán)氧樹(shù)脂以及不添加環(huán)氧樹(shù)脂的模型，

3、同時(shí)搭建永磁電機(jī)特有的轉(zhuǎn)子故障模型，即失磁故障以及偏心故障。其次，計(jì)算轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速，并分析在磁鋼不同安裝工藝下，轉(zhuǎn)子最大應(yīng)力的變化，特別分析環(huán)氧樹(shù)脂被破壞后，轉(zhuǎn)子所受最大應(yīng)力的變化，從而校核永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子強(qiáng)度。分析表明，若在磁鋼與轉(zhuǎn)子間隙中灌注環(huán)氧樹(shù)脂，不僅能夠加固轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，還會(huì)減小轉(zhuǎn)子承受的最大應(yīng)力；即使環(huán)氧樹(shù)脂受到破壞，依舊能夠減小轉(zhuǎn)子所受的最大應(yīng)力。然后，研究了電機(jī)在不同程度失磁故障下的振動(dòng)特性，并與電機(jī)未失磁時(shí)的振動(dòng)對(duì)比。結(jié)果表

4、明，單個(gè)磁鋼失磁故障下，定子振動(dòng)的低頻分量會(huì)增大，致使振動(dòng)加劇。定子在單個(gè)磁鋼均勻失磁時(shí)的振動(dòng)比在單個(gè)磁鋼局部失磁時(shí)的振動(dòng)要?jiǎng)×?。?dāng)單個(gè)磁鋼均勻失磁達(dá)到一定程度時(shí)，定子的振動(dòng)不再繼續(xù)顯著加劇。而所有磁鋼局部失磁時(shí)，定子振動(dòng)變化較小。最后，計(jì)算分析電機(jī)在不同程度偏心故障下的電磁振動(dòng)，同時(shí)與電機(jī)未偏心時(shí)的振動(dòng)做對(duì)比。分析表明，電機(jī)在靜態(tài)偏心故障下，定子的形變呈軸對(duì)稱分布，其對(duì)稱軸是由定子中心與旋轉(zhuǎn)中心確定的直線。隨著靜態(tài)偏心的加劇，定子的形