內(nèi)置式永磁同步電機轉(zhuǎn)子故障對定子電磁振動的影響.pdf

1、內(nèi)置式永磁同步電機因高效率、高能量密度以及運行可靠等諸多優(yōu)點，在高速大功率場合，諸如空調(diào)、電動汽車、船舶和航天航空，其應(yīng)用越來越普及。內(nèi)置式永磁同步電機的轉(zhuǎn)子機械結(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，但是轉(zhuǎn)子隔磁橋處于轉(zhuǎn)子邊緣承受較大應(yīng)力，從而需要分析其強度。轉(zhuǎn)子發(fā)生故障，定子的電磁振動特性會隨之變化，進而為故障診斷提供檢測依據(jù)。這使得內(nèi)置式永磁同步電機轉(zhuǎn)子故障下的電磁振動特性逐漸成為業(yè)界倍受關(guān)注的科研方向和研究課題。本文是國家自

2、然科學基金面上項目“基于定子電磁振動與電流分析的永磁同步電機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)研究內(nèi)容。本文主要分析內(nèi)置式永磁電機轉(zhuǎn)子故障下定子的電磁振動，考慮到轉(zhuǎn)子機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，先對轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)強度進行分析，然后分析轉(zhuǎn)子故障（主要包括失磁故障以及偏心故障）對定子電磁振動的影響。
　　本文首先在介紹彈性力學、結(jié)構(gòu)動力學和電磁場基本理論的基礎(chǔ)上，建立永磁電機轉(zhuǎn)子灌注環(huán)氧樹脂以及不添加環(huán)氧樹脂的模型，

3、同時搭建永磁電機特有的轉(zhuǎn)子故障模型，即失磁故障以及偏心故障。其次，計算轉(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，從而校核永磁電機的轉(zhuǎn)子強度。分析表明，若在磁鋼與轉(zhuǎn)子間隙中灌注環(huán)氧樹脂，不僅能夠加固轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，還會減小轉(zhuǎn)子承受的最大應(yīng)力；即使環(huán)氧樹脂受到破壞，依舊能夠減小轉(zhuǎn)子所受的最大應(yīng)力。然后，研究了電機在不同程度失磁故障下的振動特性，并與電機未失磁時的振動對比。結(jié)果表

4、明，單個磁鋼失磁故障下，定子振動的低頻分量會增大，致使振動加劇。定子在單個磁鋼均勻失磁時的振動比在單個磁鋼局部失磁時的振動要劇烈。當單個磁鋼均勻失磁達到一定程度時，定子的振動不再繼續(xù)顯著加劇。而所有磁鋼局部失磁時，定子振動變化較小。最后，計算分析電機在不同程度偏心故障下的電磁振動，同時與電機未偏心時的振動做對比。分析表明，電機在靜態(tài)偏心故障下，定子的形變呈軸對稱分布，其對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