異步電機定子系統(tǒng)磁固耦合振動機理研究.pdf

1、電機作為機械能和電能之間轉(zhuǎn)換的電磁裝置，在民用和國防工業(yè)領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。大型電機運行過程中，定子系統(tǒng)的電磁振動是其噪聲的主要來源之一，直接影響著電機的噪聲水平。而在復(fù)雜電磁場作用下的定子系統(tǒng)的磁固耦合振動是導(dǎo)致電磁噪聲的主要來源。隨著電機向大型化和超大型化發(fā)展，對電機定子系統(tǒng)中的磁固耦合作用的研究不容忽視。本文即在民用和國防工業(yè)領(lǐng)域減振降噪應(yīng)用需求的牽引下，以某大型推進電機為實際工程背景，通過對其定子結(jié)構(gòu)的建模和磁固耦合振動的理論

2、研究工作，力求給出準(zhǔn)確的計算模型、電磁力的計算方法及其作用下的定子系統(tǒng)磁固耦合振動的機理，為大型電機的電磁設(shè)計提供理論依據(jù)。本文的主要研究成果與創(chuàng)新點為：
　　1.基于大型推進電機的原理樣機，建立了定子系統(tǒng)內(nèi)、外殼不等長的雙殼物理模型，使雙殼模型的適用范圍得到了推廣。該模型可以通過解析表達式描述系統(tǒng)的振動形態(tài)，并可以分別考慮內(nèi)、外殼不同的邊界條件，同時，可以計算不同長度比的雙殼定子系統(tǒng)的固有特性。
　　2.通過對氣隙磁場電磁

3、力組成成分的分析，得到了考慮定子徑向變形與氣隙磁場相互耦合時的電磁力表達式，指出作用于定子鐵芯內(nèi)圓表面的由偏心氣隙磁場產(chǎn)生的電磁力，不僅包含電磁力波項，還包含線性電磁剛度項、非線性電磁剛度項和參數(shù)激勵項，以及與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動情況相關(guān)的項。
　　3.將機電耦聯(lián)系統(tǒng)的非線性振動研究方法應(yīng)用于異步電機，利用多尺度法對雙殼定子系統(tǒng)在偏心氣隙磁場作用下的參數(shù)共振、參-強聯(lián)合共振及雙重共振問題進行了求解，得到了幅頻響應(yīng)方程，并對定常解的穩(wěn)定性和分岔

4、方程的奇異性等問題進行了分析，討論了電磁參數(shù)和機械參數(shù)對異步電機定子系統(tǒng)產(chǎn)生磁固耦合振動時的解的多值性、跳躍現(xiàn)象，以及系統(tǒng)的周期運動等非線性動力學(xué)行為的影響，得到了一些新的規(guī)律。
　　4.給出了偏心氣隙磁拉力和鐵芯內(nèi)有質(zhì)動力共同作用下，雙殼定子系統(tǒng)磁固耦合振動微分方程。為了對定子鐵芯內(nèi)有質(zhì)動力做進一步的分析，從Maxwell方程組和電磁本構(gòu)關(guān)系出發(fā)，通過對定子鐵芯內(nèi)渦流方程的求解，給出了定子鐵芯內(nèi)有質(zhì)動力的解析表達式，討論了電磁場