高性能电机系统的共性基础科学问题与技术发展前沿 被引量：101

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作者 马伟明 王东 +1 位作者 程思为 陈俊全 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期2025-2035,共11页

我国电机系统学科在能源动力、交通运输、高端制造和国防军工等领域的重大装备中已取得一系列标志性成果,但应用领域的不断拓展对电机系统高品质运行性能提出了更高的需求,具体体现为"四高"、"一低"、"一多&qu... 我国电机系统学科在能源动力、交通运输、高端制造和国防军工等领域的重大装备中已取得一系列标志性成果,但应用领域的不断拓展对电机系统高品质运行性能提出了更高的需求,具体体现为"四高"、"一低"、"一多",即高功率密度、高可靠性、高适应性、高精度、低排放、多功能复合。针对不同领域以及恶劣环境的应用需求,该文从设计、实现、运行与控制层面提出了电机系统的若干共性基础科学问题,并对电机系统的前沿发展方向进行了展望,即:拓展材料和器件精确模型的边界,以适应极端环境和极端应用条件下的装备需求;采用多功能复合集成的思想,将感知和执行融为一体,实现高功能密度和高可靠性。 展开更多

关键词 电机系统 高功率密度 高可靠性 高适应性 高精度 低排放 多功能复合 能源动力 交通运输 高端制造 国防军工

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高速混合励磁发电机的结构及调压性能 被引量：18

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作者 林楠 王东 +2 位作者 魏锟 程思为 易新强 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期19-25,共7页

针对高速永磁发电机在负载或转速变化时难以维持输出电压恒定的问题,提出了一种新型混合励磁发电机。详细介绍了其结构与调压原理,建立了发电机的等效磁路模型,推导了空载调压范围的解析公式;利用三维有限元方法深入分析了发电机磁场的... 针对高速永磁发电机在负载或转速变化时难以维持输出电压恒定的问题,提出了一种新型混合励磁发电机。详细介绍了其结构与调压原理,建立了发电机的等效磁路模型,推导了空载调压范围的解析公式;利用三维有限元方法深入分析了发电机磁场的分布规律与调节能力;研制了一台10 k W混合励磁原理样机,试验结果表明新型混合励磁发电机能够满足调压要求,并验证了该发电机结构和分析方法的合理性。 展开更多

关键词 高速永磁发电机 混合励磁 调压 等效磁路

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非正弦供电多相感应电机稳态性能分析 被引量：13

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作者 王东 吴新振 +2 位作者 程思为 陈俊全 郭云珺 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期322-329,共8页

性能分析是电机优化设计的基础,由于非正弦供电多相感应电机稳态性能分析计算远比传统三相感应电机复杂,进行相关研究则具有理论意义与实用价值.在3次谐波注入的非正弦供电多相感应电机中,以基波等值电路与3次谐波等值电路为计算工具,... 性能分析是电机优化设计的基础,由于非正弦供电多相感应电机稳态性能分析计算远比传统三相感应电机复杂,进行相关研究则具有理论意义与实用价值.在3次谐波注入的非正弦供电多相感应电机中,以基波等值电路与3次谐波等值电路为计算工具,考虑气隙磁场的非对称分布性并用拓展分布磁路法计算基波与3次谐波感应电动势,通过3层迭代计算出给定稳态运行工况下的基波与3次谐波电流等变量进而得到电机的性能指标,分析中强调了对节点气隙磁密的内层迭代过程与对激磁电流的中间层迭代过程不同于传统三相感应电机相应迭代过程的特点.以非正弦供电十五相感应电机原理样机为例,分析了不同稳态工况下的运行性能,计算结果与实验结果相互吻合说明了分析计算方法具有高的准确度. 展开更多

关键词 多相感应电机 非正弦供电 稳态性能分析 等值电路 拓展分布磁路法

原文传递

永磁同步电机转子位置检测滤波方法研究 被引量：7

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作者 艾胜 程思为 +2 位作者 肖飞 曾启帆 朱俊杰 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期66-73,共8页

转子位置检测是实现永磁同步电机(PMSM)高性能控制的一个关键环节。由于检测环节非理想特性的存在,旋转变压器的转子位置检测结果中会产生微小误差,在电机振动噪声指标严格的领域,位置检测误差会对电机的振动噪声产生不利影响。针对以... 转子位置检测是实现永磁同步电机(PMSM)高性能控制的一个关键环节。由于检测环节非理想特性的存在,旋转变压器的转子位置检测结果中会产生微小误差,在电机振动噪声指标严格的领域,位置检测误差会对电机的振动噪声产生不利影响。针对以上问题,首先对旋转变压器的位置检测原理进行了简要分析,在此基础上,对旋转变压器各种非理想特性进行了分类和分析,得到了不同情况下的转子位置误差表达式。为消除可能出现的误差对电机控制造成的影响,提出一种位置检测滤波算法,仿真和试验表明:所提出的算法能有效滤除旋变位置检测误差,同时不产生延时,应用效果好。 展开更多

关键词 永磁同步电机 旋转变压器 位置检测 误差 滤波

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表贴式永磁电机在PWM激励下永磁体涡流损耗计算模型

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作者 曾梓涵 张庆湖 +2 位作者 程思为 王东 姜亚鹏 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期42-48,56,共8页

针对现有模型难以计算PWM激励下表贴式永磁电机永磁体涡流损耗问题,提出了一种计算由PWM谐波引起的永磁体内涡流损耗计算模型。该模型通过磁导率分布函数获取气隙径向磁密,能够考虑定子开槽及谐波电流影响。首先,在忽略涡流反作用情况... 针对现有模型难以计算PWM激励下表贴式永磁电机永磁体涡流损耗问题,提出了一种计算由PWM谐波引起的永磁体内涡流损耗计算模型。该模型通过磁导率分布函数获取气隙径向磁密,能够考虑定子开槽及谐波电流影响。首先,在忽略涡流反作用情况下解析计算了永磁体内磁密变化率;然后,应用有限差分法数值计算了永磁体内电位,综合得到了涡流损耗;最后,用有限元法验证了模型的准确性。研究结果表明:随着永磁体分段数的增大,涡流损耗减小,涡流反作用也随之减弱;永磁体涡流损耗主要由1倍、2倍开关频率附近电流谐波引起。 展开更多

关键词 PWM谐波 涡流损耗 表贴式永磁电机 有限元法

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表贴式永磁电机永磁体涡流损耗有限元计算方法对比研究

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作者 程思为 曾梓涵 +1 位作者 张庆湖 李兴洪 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2024年第1期34-40,共7页

脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术广泛应用于表贴式永磁电机(surface permanent magnet synchronous motor,SPMSM)控制,而在PWM电流激励下永磁体内涡流损耗较大。为快速、准确获取涡流损耗,基于电机磁场沿轴向近似均匀分布特性... 脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术广泛应用于表贴式永磁电机(surface permanent magnet synchronous motor,SPMSM)控制,而在PWM电流激励下永磁体内涡流损耗较大。为快速、准确获取涡流损耗,基于电机磁场沿轴向近似均匀分布特性,提出了一种PWM激励下永磁体内涡流损耗有限元(finite element method,FEM)简化计算方法。首先,以3台永磁体轴向分段数目不同的SPMSM为研究对象,对比同工况下简化方法、2D FEM、3D FEM涡流损耗计算结果,结果表明简化方法与3D FEM计算结果误差小于3%,而计算时间远小于3D FEM;然后,基于涡流损耗随永磁体轴向分段增大而减小的特点,通过不同永磁体轴向分段数目的SPMSM,在堵转工况下分离永磁体涡流损耗,验证了简化方法计算有效性;最后,通过实测电机各相电阻计算电机直流铜耗,对实测涡流损耗差值进行修正,进一步验证了简化方法的准确性。 展开更多

关键词 PWM 涡流损耗 SPMSM FEM

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环形绕组无刷直流电机负载换向的解析模型 被引量：6

7

作者 林黄达 王东 +1 位作者 程思为 贾喆武 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期40-47,共8页

环形绕组无刷直流(CWBLDC)电机是一种具有梯形波反电动势的多相永磁电机,相应的换向驱动电路可实现相电流的换向。由于该电机采用梯形波反电动势,铁心材料的利用更加充分,能获得高于永磁同步电机(PMSM)的转矩密度;另一方面,采用极、槽... 环形绕组无刷直流(CWBLDC)电机是一种具有梯形波反电动势的多相永磁电机,相应的换向驱动电路可实现相电流的换向。由于该电机采用梯形波反电动势,铁心材料的利用更加充分,能获得高于永磁同步电机(PMSM)的转矩密度;另一方面,采用极、槽数优化设计的分数槽绕组,能够有效抑制电机的转矩脉动,使其接近永磁同步电机的水平。良好的换向性能是该电机得以应用的前提,本文提出一种负载换向方法,其利用负载本身的电压即电机反电动势来改变相电流的方向,能够实现功率开关的零电流关断。以一台2极12槽环形绕组无刷直流电机为对象,详细分析了负载换向的过程,建立了换向过程的解析模型,讨论了换向提前角的确定方法。采用场路耦合仿真分析了该电机的换向过程,验证了解析模型的准确性,最后由原理样机试验验证了负载换向原理的可行性。 展开更多

关键词 无刷直流电机 环形绕组 负载换向 解析模型

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早期主动脉硬化风险筛查模型的构建及验证研究

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作者 周镇森 黄岩 +6 位作者 程思为 张小玉 张晓雨 孙婷 杨先军 谢晖 马祖长 《中国全科医学》 CAS 北大核心 2024年第33期4147-4154,共8页

背景在心血管风险评估领域,主动脉僵硬度被认为是关键的预测指标,颈股脉搏波传导速度(cfPWV)被认为是无创评估主动脉硬化风险的金标准。由于技术难度等挑战,我国cfPWV检测尚未广泛开展。目的本研究旨在开发并验证一种基于心血管危险因... 背景在心血管风险评估领域,主动脉僵硬度被认为是关键的预测指标,颈股脉搏波传导速度(cfPWV)被认为是无创评估主动脉硬化风险的金标准。由于技术难度等挑战,我国cfPWV检测尚未广泛开展。目的本研究旨在开发并验证一种基于心血管危险因素的早期主动脉硬化风险筛查模型,以期替代cfPWV复杂的测量过程,减少对传统测量方法的依赖。方法选取2023年5—11月在安徽医科大学第一附属医院体检中心招募的878名受试者作为研究对象,按照8∶2的比例进行随机抽样分为建模组(n=703)和验证组(n=175)。收集患者一般资料、实验室检查结果及cfPWV。依据cfPWV检查结果和相关指南,将建模组受试者分为无主动脉硬化风险(n=503)和有主动脉硬化风险(n=200)。采用多因素Logistic回归分析并筛选变量,建立列线图评估模型。绘制模型预测主动脉硬化发生风险的受试者工作特征曲线(ROC曲线),以ROC曲线下面积(AUC)、Hosmer-Lemeshow检验评估模型的区分度和校准度,采用Delong检验比较各模型的AUC,采用决策曲线分析(DCA)评估模型临床实用性,并采用Bootstrap法重复采样1000次对模型进行内部验证。结果建模组有主动脉硬化风险者年龄、BMI、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均动脉压(MAP)、尿素、空腹血糖(FBG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、血红蛋白(Hb)、饮酒、血脂异常、糖尿病比例高于无主动脉硬化风险者,肾小球滤过率(GFR)、血小板计数(PLT)低于无主动脉硬化风险者(P<0.05)。多因素Logistic回归分析结果显示年龄(OR=1.112,95%CI=1.082~1.143)、MAP(OR=1.146,95%CI=1.107~1.188)、Hb(OR=1.026,95%CI=1.004~1.049)和FBG(OR=1.353,95%CI=1.076~1.701)是主动脉硬化的独立影响因素(P<0.05)。纳入多因素Logistic回归分析结果差异有统计学意义的指标(年龄、MAP、Hb、FB 展开更多

关键词 动脉硬化 主动脉僵硬度 颈股脉搏波传导速度 预测模型 早期筛查

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一种大功率永磁电机旋转变压器位置补偿方法 被引量：6

9

作者 艾胜 任强 +1 位作者 程思为 朱俊杰 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2018年第2期13-15,共3页

针对大功率永磁电机推进系统中旋转变压器转子位置误差补偿的应用需求,首先对位置信号采样过程中惰转转速跌落导致的位置非线性变化进行了位置重构。基于重构合成的位置信号,采用误差信号提取、误差频谱分析、特征频率补偿及查表插值的... 针对大功率永磁电机推进系统中旋转变压器转子位置误差补偿的应用需求,首先对位置信号采样过程中惰转转速跌落导致的位置非线性变化进行了位置重构。基于重构合成的位置信号,采用误差信号提取、误差频谱分析、特征频率补偿及查表插值的补偿方法,对旋转变压器固有误差进行了补偿。实验结果验证了位置重构和误差补偿的有效性和实用性。 展开更多

关键词 永磁电机 旋转变压器 位置补偿 位置重构

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表贴式永磁电机在电枢磁场作用下的定子受力计算模型 被引量：4

10

作者 吕亚军 程思为 +1 位作者 王东 陈俊全 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第15期3124-3135,共12页

低速永磁同步电机的主要振动噪声源是定子所受的交变电磁力,由永磁磁场和电枢磁场共同作用产生。该文提出一种表贴式永磁电机在电枢磁场作用下的定子受力计算模型,以定子齿部物理边界和槽内导体为分析对象,通过二维有限元提取了定子齿... 低速永磁同步电机的主要振动噪声源是定子所受的交变电磁力,由永磁磁场和电枢磁场共同作用产生。该文提出一种表贴式永磁电机在电枢磁场作用下的定子受力计算模型,以定子齿部物理边界和槽内导体为分析对象,通过二维有限元提取了定子齿部边界的磁导分布特征函数,并推导了其与电机基本电感参数间的关系。根据实际电机各相电流,应用叠加原理和Maxwell应力张量法求得电机齿部边界和槽内导体的磁通密度分布与受力分布。最后,利用二维有限元验证了所提出计算模型的正确性。 展开更多

关键词 表贴式永磁电机 电枢磁场 电磁振源 有限元分析 磁导分布特征函数

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用于感应电机设计的分布磁路法快速迭代方法 被引量：3

11

作者 管少华 程思为 +1 位作者 王东 吴新振 《电机与控制应用》 北大核心 2016年第6期17-22,共6页

针对非正弦供电十五相感应电机磁路计算的分布磁路法,对气隙磁密进行修正的迭代过程,提出采用牛顿拉夫逊迭代方法。通过MATLAB软件对两种算法的试验结果进行对比分析,可知该方法具有通用性强,收敛、运算速度快,受电机饱和程度影响小等优... 针对非正弦供电十五相感应电机磁路计算的分布磁路法,对气隙磁密进行修正的迭代过程,提出采用牛顿拉夫逊迭代方法。通过MATLAB软件对两种算法的试验结果进行对比分析,可知该方法具有通用性强,收敛、运算速度快,受电机饱和程度影响小等优势,并改善了气隙磁密修正时依赖经验系数的不足。该方法特别适用于多相感应电机的优化设计。 展开更多

关键词 多相感应电机 非正弦供电 分布磁路法 牛顿拉夫逊法

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环形绕组无刷直流电机的换向过程分析及建模 被引量：2

12

作者 林黄达 程思为 +2 位作者 王东 贾喆武 张庆湖 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期1603-1612,共10页

环形绕组无刷直流电机(CWBLDC)是一种多相且定子绕组环形连接的电机,由于反电动势的方波度更高,其转矩密度较传统三相无刷直流电机更大,通过极、槽数合理设计的分数槽绕组能够有效地抑制电机的转矩脉动。并且,CWBLDC所需的功率元器件数... 环形绕组无刷直流电机(CWBLDC)是一种多相且定子绕组环形连接的电机,由于反电动势的方波度更高,其转矩密度较传统三相无刷直流电机更大,通过极、槽数合理设计的分数槽绕组能够有效地抑制电机的转矩脉动。并且,CWBLDC所需的功率元器件数目较多的特点在多相大容量舰船电力推进系统的应用中不是缺点。针对相数较多、运行过程系统网络拓扑不断变化的难点,该文以并联支路电流为模型变量,利用拓扑的周期变换特性建立CWBLDC的数学模型,通过场路耦合仿真与原理样机实验验证了建模思路与模型分析结果的正确性。所建立的数学模型有助于深入理解包括换向过程的电机运行原理,快速得到电机的稳态性能,便于确定电机设计参数较不同参数选取对电机性能的影响。 展开更多

关键词 无刷直流电机 多相环形绕组 分数槽绕组 负载换向 解析模型 拓扑周期变换

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一种内嵌式永磁同步电机转子位置传感器偏置误差的在线辨识方法 被引量：1

13

作者 程思为 李兴洪 +2 位作者 王东 胡云飞 冀钟昆 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2022年第2期1-6,共6页

为了确定内嵌式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统的转角偏置误差,提出了一种简便的IPMSM驱动系统的转子位置传感器偏置误差在线辨识和补偿方法。首先,通过控制电机在惯性滑行期间以稳态短路电流运行,可利用变频器将IPMSM平滑切入到三相短路... 为了确定内嵌式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统的转角偏置误差,提出了一种简便的IPMSM驱动系统的转子位置传感器偏置误差在线辨识和补偿方法。首先,通过控制电机在惯性滑行期间以稳态短路电流运行,可利用变频器将IPMSM平滑切入到三相短路状态;然后,通过对比实测d-q轴电流和电机的真实短路电流特性,可以准确解算出电机转子位置传感器的偏置误差。仿真和实验验证了所提出方法的有效性,且该方法可以在+0.5~+20电角度误差范围内实现转子位置传感器偏置误差的有效辨识。 展开更多

关键词 内嵌式永磁同步电机 位置传感器 旋转变压器 电机控制 误差辨识

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基于PSCAD的三相永磁同步推进电机建模

14

作者 纪锋 程思为 +1 位作者 肖杨婷 艾胜 《船舶工程》 北大核心 2015年第S1期135-138,共4页

为了在电磁暂态仿真软件PSCAD中对三相永磁推进电机进行仿真分析,针对PSCAD自带模型不含转子运动方程的不足,采用隐式梯形法在PSCAD中建立三相永磁同步推进电机的仿真模型,通过与自带模型对比仿真,验证所建模型的正确性,在此基础上对采... 为了在电磁暂态仿真软件PSCAD中对三相永磁推进电机进行仿真分析,针对PSCAD自带模型不含转子运动方程的不足,采用隐式梯形法在PSCAD中建立三相永磁同步推进电机的仿真模型,通过与自带模型对比仿真,验证所建模型的正确性,在此基础上对采用脉宽调制变频调速的永磁推进系统动态调速过程进行了仿真分析,为永磁推进深入研究及后续多相永磁电机建模奠定了基础。 展开更多

关键词 永磁同步电机 推进 PSCAD 建模 仿真

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舰船永磁推进电机系统高频电磁振动分析与抑制技术综述

15

作者 陈颖 冀钟昆 +1 位作者 吕亚军 程思为 《船电技术》 2020年第1期48-54,共7页

振动噪声性能是潜艇和全电舰船永磁推进电机系统的核心性能指标要求。随着永磁推进电机系统功率等级的不断增大,针对其高频电磁振动的分析与抑制技术的研究也愈加重要。本文从永磁同步电机电磁振源分析方法、结构振动计算方法和高频振... 振动噪声性能是潜艇和全电舰船永磁推进电机系统的核心性能指标要求。随着永磁推进电机系统功率等级的不断增大,针对其高频电磁振动的分析与抑制技术的研究也愈加重要。本文从永磁同步电机电磁振源分析方法、结构振动计算方法和高频振动抑制技术这三个方面分别对该领域近年来国内外的研究现状进行了归纳和分析。最后,根据当前的问题需求以及研究现状的不足,明确了永磁同步电机高频电磁振源的分析的对象,并对其抑制方法提出了几点思路,为后续相关研究提供参考。 展开更多

关键词 永磁推进电机系统 电磁振源分析 结构振动计算 高频振动抑制

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基于统计能量法的电机结构中高频振动仿真和预报研究

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作者 王星 李旭涵 +2 位作者 程思为 王东 张贤彪 《大电机技术》 2019年第6期47-51,共5页

本文以某简化的电机结构为对象,开展了基于统计能量法的仿真和实验研究。利用软件VA One建立了有限元和统计能量法混合分析模型,并将预报结果和有限元软件开展的独立随机激励仿真结果、实验结果进行对比分析。本研究验证了基于统计能量... 本文以某简化的电机结构为对象,开展了基于统计能量法的仿真和实验研究。利用软件VA One建立了有限元和统计能量法混合分析模型,并将预报结果和有限元软件开展的独立随机激励仿真结果、实验结果进行对比分析。本研究验证了基于统计能量法的仿真分析手段在电机结构中高频振动建模和预报方面的可行性和精确性,拓展了统计能量法在电机结构振动研究方面的应用。 展开更多

关键词 统计能量法 混合模型 中高频振动

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气隙静偏心对刚度不对称永磁同步电机转子振动特性的影响研究

17

作者 胡宇超 王星 +3 位作者 李文印 胡靖华 程思为 王东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期164-171,共8页

在电机中,电磁振源和机械振源通常被认为独立地产生和作用于电机各个部件。但在实践中,二者不仅共同作用于电机转子,而且电磁因素和机械因素耦合后,使转子的动力学响应变得更为复杂。以永磁同步电机为研究对象,研究了气隙静偏心(static ... 在电机中,电磁振源和机械振源通常被认为独立地产生和作用于电机各个部件。但在实践中,二者不仅共同作用于电机转子,而且电磁因素和机械因素耦合后,使转子的动力学响应变得更为复杂。以永磁同步电机为研究对象,研究了气隙静偏心(static air-gap eccentricity,SE)和转子刚度不对称、质量不平衡等机械因素耦合对转子振动的影响。结合一台10 kW永磁电机试验对象,对Jeffcott转子近似模型进行数值分析。结果表明,在残余不平衡质量基础上,单独引入气隙静偏心因素对转子振动没有明显影响;单独引入刚度不对称因素会导致转子系统产生3倍转频(3f_(r))振动,刚度不对称比越大,3倍转频振动幅值越大。在考虑三者耦合作用下,转子系统会产生2倍转频(2f_(r))、4倍转频(4f_(r))振动,并且偶数倍转频振动幅值与静偏心量呈正相关关系,这一结论在气隙偏心可调的10 kW永磁同步电机上得到了试验验证。 展开更多

关键词 气隙静偏心(SE) 不对称转子 电机转子振动

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