異步電機(jī)定子系統(tǒng)磁固耦合振動(dòng)機(jī)理研究.pdf

1、電機(jī)作為機(jī)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(jī)運(yùn)行過程中，定子系統(tǒng)的電磁振動(dòng)是其噪聲的主要來源之一，直接影響著電機(jī)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(dòng)是導(dǎo)致電磁噪聲的主要來源。隨著電機(jī)向大型化和超大型化發(fā)展，對電機(jī)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(jìn)電機(jī)為實(shí)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(dòng)的理論

2、研究工作，力求給出準(zhǔn)確的計(jì)算模型、電磁力的計(jì)算方法及其作用下的定子系統(tǒng)磁固耦合振動(dòng)的機(jī)理，為大型電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。本文的主要研究成果與創(chuàng)新點(diǎn)為：
　　1.基于大型推進(jìn)電機(jī)的原理樣機(jī)，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(dá)式描述系統(tǒng)的振動(dòng)形態(tài)，并可以分別考慮內(nèi)、外殼不同的邊界條件，同時(shí)，可以計(jì)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(shí)的電磁力表達(dá)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(xiàng)，還包含線性電磁剛度項(xiàng)、非線性電磁剛度項(xiàng)和參數(shù)激勵(lì)項(xiàng)，以及與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)情況相關(guān)的項(xiàng)。
　　3.將機(jī)電耦聯(lián)系統(tǒng)的非線性振動(dòng)研究方法應(yīng)用于異步電機(jī)，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(qiáng)聯(lián)合共振及雙重共振問題進(jìn)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(jìn)行了分析，討論了電磁參數(shù)和機(jī)械參數(shù)對異步電機(jī)定子系統(tǒng)產(chǎn)生磁固耦合振動(dòng)時(shí)的解的多值性、跳躍現(xiàn)象，以及系統(tǒng)的周期運(yùn)動(dòng)等非線性動(dòng)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(dòng)力共同作用下，雙殼定子系統(tǒng)磁固耦合振動(dòng)微分方程。為了對定子鐵芯內(nèi)有質(zhì)動(dòng)力做進(jìn)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(dòng)力的解析表達(dá)式，討論了電磁場