9.2 小发电机转子模态分析
小型异步电机模态计算与试验分析
小型异步电机模态计算与试验分析谢颖;王严;吕森;葛红岩;刘海松【摘要】以一台1.1kW小型异步电机为样机,采用锤击法进行模态试验,试验对象分别为不带绕组的定子,带有未浸漆绕组的定子,带有浸漆绕组的定子,带有去掉端部绕组的定子以及整机,同时保证所有试验模型的定子均为同一个定子.利用锤击模态试验测得的加速度频响函数的幅值和相位对定子径向二阶固有频率进行了判定.基于试验结果分析了绕组浸漆前后定子固有频率的变化以及端部绕组对定子固有频率的影响.用数值法分别计算了不带绕组定子及去掉端部绕组定子的模态;同时建立了试验样机的三维全域有限元计算模型,并且在转子和轴承连接处施加了约束条件,充分考虑了转子对电机模态的影响,计算与试验结果进行了比较.最后讨论了转子、端盖和机壳对电机定子模态的作用.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)016【总页数】9页(P1-9)【关键词】小型异步电机;锤击模态试验;幅值和相位;径向固有频率;有限元【作者】谢颖;王严;吕森;葛红岩;刘海松【作者单位】哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨 150080【正文语种】中文【中图分类】TM3430 引言小型异步电机应用于多种工作场合，其振动和噪声问题一直是研究的热点。
模态分析是电机振动和噪声研究中的重要组成部分，国内外学者做了很多研究工作。
文献[1-4]针对开关磁阻电机的模态做了详尽研究；文献[5]利用有限元法计算了超声波电机的模态，并用阻抗-频率特征仪实际测量了共振频率；文献[6]通过拾取电机在空载时的振动信号判断了电机的固有频率；文献[7]对结构不同的叠片做了试验研究，表明定子叠片结构从简单到复杂其固有频率会降低。
永磁同步电动机转子系统的模态分析计算
永磁同步电动机转子系统的模态分析计算黄渠;武宁;李建军;任德江【摘要】对一般调速永磁同步电机转子系统进行了模态分析,针对表贴式转子结构,分别对其自由状态下,轴承支撑状态下分别进行了模态分析计算,利用ANSYS-workbench有限元软件模拟轴承支撑,并通过调整轴承位置,研究轴承距离转子铁心对称与不对称情况下的模态频率的变化.研究结果表明,相对于转子系统自由状态下的模态频率,轴承支撑会使转子系统模态频率下降,另外,对称轴承支撑更有利于转子系统稳定,使一阶临界转速更高.为高速电机转子的结构优化设计提供一定的依据.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2019(054)003【总页数】4页(P12-15)【关键词】转子系统;模态分析;同步电机;临界转速【作者】黄渠;武宁;李建军;任德江【作者单位】广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TM301.30 引言电机是一个包含定、转子在内的机电耦合系统。
转子作为各种旋转机械的关键部件，电机转子的振动特性直接影响到转轴的可靠性和电机的工作寿命的长短。
—般情况下，转子根据它自身的变形属性，变形系数低称为刚性转子反之称为柔性转子。
振动主要在其临界转速附近比较显著，为确保调速范围内可以避免共振，应保证其临界转速尽量远离正常工作转速。
对于刚性转子，工程上希望它的工作转速小于一阶临界转速，柔性转子则希望它工作转速大于一阶临界转速。
因此准确计算转子结构的模态特性对于选取转轴材料以及排除电机共振故障有很重要的现实意义[1]。
现如今应用于计算临界转速的方法有很多，包括有：有限元法、有限差分法、传递矩阵法以及结构修正法。
但由于影响临界转速的因素很多，要想获得更贴近实际表现的临界转速，依然是目前所需要研究的重点之一[2～4]。
文献[5]针对永磁同步电机转子的磁钢保护套对转子临界转速的影响进行了模态分析，验证有限元方法的有效性。
某小型发动机曲轴实验模态分析
某小型发动机曲轴实验模态分析董晓伟;张伯俊;孟德建【摘要】文章中的曲轴模态实验主要通过使用OROS软件获得频率响应函数稳态图等函数图像,使用多参考点最小二乘复频域法分析得到频率、阻尼比和振型等数据.在实验模态分析的理论基础上,对曲轴进行自由条件下的实验模态分析,并由模态置信度(MAC)进行实验验证.实验分析结果、模态参数对其使用性能和振动响应特性的影响有重要参考.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)021【总页数】3页(P184-186)【关键词】曲轴;OROS;频率响应函数【作者】董晓伟;张伯俊;孟德建【作者单位】天津职业技术师范大学,天津 300222;天津职业技术师范大学,天津300222;天津职业技术师范大学,天津 300222【正文语种】中文【中图分类】U467曲轴的设计是否可靠，直接影响发动机的使用寿命，且曲轴振动对发动机的工作性能又有较大影响，由此，可以看出曲轴是发动机中最重要的零件之一。
随着发动机技术的改进与完善，曲轴的工作条件也越变复杂，对曲轴的结构、设计和参数的要求也越发严格。
此外，曲轴在发动机转速范围内可能会发生共振，产生附加动应力，使曲轴过早出现疲劳损坏。
因此，对曲轴进行强度分析在发动机技术的开发设计中占有重要地位。
因此，曲轴模态实验中各阶固有频率和各阶模态形状等数据都是避免发动机共振的重要参考。
其中：M为质量矩阵，C为阻尼矩阵，K为刚度矩阵，f为载荷向量，且f和x是关于t（时间）的函数。
当f=0时，对（1）式左右两边进行拉氏变换，整理可得：其中：X(s)为位移响应，F(s)为激励力的拉氏变换。
整理（2）和（3）式得：其中：H(s)为传递函数矩阵。
传递函数中l行、p列的元素在傅氏域中可表示为：其中：，mr为第r阶模态质量，wr为第r阶模态频率，r为第r阶模态阻尼比，r 为第r阶模态振型。
该实验主要使用OROS数据采集箱和其配套的OROS软件进行，OROS系统由数据采集软件Nv gate和模态分析软件Modal V5.2组成。
基于ANSYS小型食品机械用电机转子模态分析
基于ANSYS 小型食品机械用电机转子模态分析冯春亮1，张高丽2，封旭升1，吴业强1(1．贵州大学机械工程学院，贵阳550003;2．贵州大学生命科学学院，贵阳550003)摘要：采用有限元方法对小型食品机械用电机转子进行了模态分析，得出该转子的固有频率，并相应求得该转子临界转速。
将临界转速与工作转速进行比较，验证了该转子不易与其他部件发生共振，有较好的动态特性。
关键词：电机转子;模态分析;振动特性;临界转速中图分类号：TS 203;TM303文献标识码：A 文章编号：1005－1295(2012)04－0066－03doi ：10．3969/j．issn．1005－1295．2012．04．017Modal Analysis of Small Food Machine Motor Rotor System Based on ANSYSFENG Chun-liang 1，ZHANG Gao-li 2，FENG Xu-sheng 1，WU Ye-qiang 1（1．College of Mechanical Engineering ，Guizhou University ，Guiyang 550003，China ；2．College of Life Science ，Guizhou University ，Guiyang 550003，China ）Abstract ：Based on the finite element method ，do a modal analysis of small food machine motor rotor．Get the natural frequency and critical speed of the rotor．Validated that the rotor is not caused resonance easily by comparing the results with the actual working condition．That is the rotor have a good dynamic characteristics．Key words ：motor rotor ；modal analysis ；vibration characteristics ；critical speed．收稿日期：2012－05－27;修稿日期：2012－06－14作者简介：冯春亮(1986－)，男，硕士，研究方向为食品机械设计，通信地址:550003贵州贵阳市贵州大学蔡家关校区机械工程学院2010级，E －mail :584093175@qq．com 。
航空发动机双转子系统的模态分析
航空发动机双转子系统的模态分析
航空发动机双转子系统的模态分析
为了更好地了解和掌握发动机固有的振动特性,利用有限元分析ANSYS软件,对某型发动机双转子系统进行了固有频率及振型计算.通过改变轴承的刚度与原计算结果作对比,分析轴承刚度的改变对整个系统动力特性的影响.结合振动力学相关理论,对设计方案进行动力学评价.结果表明,该方法运算速度快,输入参数少,特征值、特征向量求解精度高.
作者：申苗唐驾时李克安梁翠香陈勇隋雪冰SHEN Miao TANG Jia-shi LI Ke-an LIANG Cui-xiang CHEN Yong SUI Xue-bing 作者单位：申苗,唐驾时,梁翠香,SHEN Miao,TANG Jia-shi,LIANG Cui-xiang(湖南大学,力学与航空航天学院,湖南,长沙,410082)
李克安,LI Ke-an(湖南理工学院,机械与电气工程系,湖南,岳阳,414000)
陈勇,隋雪冰,CHEN Yong,SUI Xue-bing(沈阳黎明航空发动机,集团,公司,辽宁,沈阳,110043)
刊名：兵工自动化ISTIC英文刊名：ORDNANCE INDUSTRY AUTOMATION 年，卷(期)：2010 29(2) 分类号：V23 N945.12 关键词：双转子有限元方法模态分析。
风力发电机轴承振动及模态测试分析
风力发电机轴承振动及模态测试分析文|张剑由于使用环境特殊，风电机组的现场定期检测和维修十分困难，而且一旦发生重大事故，其维修费用甚至超过产出费用，因此，用于风力发电的电机应比燃煤、燃气、燃油和水力发电机具有更高的可靠性。
振动是风力发电机出厂性能和质量评定的主要指标之一，其在设备的各种故障中占有很大比例，是影响设备安全、稳定运行的重要因素。
电机振动过大会造成集电环和电刷间的摩擦不均匀，导致电机三相电流不平衡，严重时会引发电机转子轴弯曲和编码器损坏。
振动过大还会使得其他部件承受大幅交变应力，容易造成转子、连接螺栓、联轴器、基础平面等损坏。
由于风力发电机安装在一个柔性支撑座上，振动故障发生的概率更大。
因此，必须对风力发电机振动的评定、分析、监测和故障诊断加以重视。
本文主要对一台3.5MW双馈电机轴承振动过大问题进行分析，基于电机振动模态的基本原理，通过振动及模态对比测试，提出一种有效的解决方法。
图1 空载升降速振动时域波形电机振动及模态分析原理电机振动按照产生机理主要分为三类：一是电磁振动，由气隙磁场产生的单边磁拉力作用于定子铁芯的径向和切向使定子铁芯产生变形振动。
电磁振动产生的原因有三相电压不平衡、电机定转子偏心、定子绕组断路、转子笼条与端环开焊、转子断条等。
二是机械振动，由转子旋转过程中的机械力周期性地作用在电机本体上产生的振动。
机械振动产生的原因有结构整体刚度不足、转子动平衡不良、轴承及基础安装不当、内部风扇损坏以及联轴器对中精度不足等。
三是机电耦合振动，由电机气隙不匀引起单边电磁拉力，其周期性作用又使气隙不均衡进一步加剧，最终作用到电机引起振动。
机电耦合振动产生的原因有定子内径和转子外径圆度不足、转子安装不良引起的轴向窜动等。
研究电机的振动离不开模态分析，结构模态分析是研究结构动力特性的一种方法，是经典线性动力学理论及系统辨识方法在工程振动领域中的应用。
电机的机械结构可以看成多自由度的振动系统，具有多个固有频率，在阻抗实验中表现为有多个共振区，在幅频特性曲线中表现为有多个峰值。
2MW风力发电机转子系模态特性试验研究
2MW风力发电机转子系模态特性试验研究作者：刘文斌来源：《风能》2015年第06期随着风电机组的大型化发展，风电机组的振动问题日益突出，已成为影响机组安全、稳定运行的关键问题。
转子轴系（简称转子系）是风电机组传动链的关键部件，转子系振动是影响风电机组振动的关键因素，特别是当转子系振动频率与电网频率成一倍频和两倍频关系时，风电机组易产生共振，导致铁芯变形、槽楔松动、绝缘破坏、涡流损耗增加、局部过热、电机烧毁等严重事故。
因此在设计阶段对转子系模态振动频率进行模态测试和分析研究非常重要。
本文以某新型2MW中低速风电机绢为原型，对该2MW风电机组的转子系振动进行模态测试和分析研究。
模态测试系统模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。
模态试验是采用锤击法得到力锤和各测定点之间的频率响应函数，通过参数辨识得到被测对象的模态频率和振型。
振动测试系统由加速度传感器、力传感器、数据线、数据采集仪和电脑组成。
安装在力锤锤头的力传感器用来捕捉每次敲击时产生的力，加速度传感器捕捉结构在力锤激励下的振动响应加速度，数据采集仪采集传感器传输过来的数据，并把数据转换至电脑中，从而获取直观的数据。
模态测试系统结构框图如图1所示。
其中加速度传感器固定在被测对象上，力传感器固定在力锤锤头。
边界条件边界条件可分为自由支承、固支支承和实际工作状态支承。
自由支承和固支支承边界理论上容易实现，但现实中实现有困难。
因为用于自由边界的悬挂或支承系统不可能刚度为零，用于固支边界的夹具系统不可能刚度无穷大。
因此，在模态试验条件下不可能做到完全自由和完全固支。
对于自由边界，要求实际支承的最高刚体频率小于结构最低的弹性频率，即可减少悬挂系统对结构模态的影响，实现模拟近似自由的边界条件。
因此对十低频模态实现自由边界很困难，但是对于高频模态实现自由边界很容易。
汽轮机转子的模态分析与动力特性分析
汽轮机转子的模态分析与动力特性分析武慧鹏【摘要】详细介绍了汽轮机转子的建模思路与简化环节,利用ANSYS软件对汽轮机转子进行了模态分析,对汽轮机转子模型进行了动力特性分析,为研究和解决汽轮机转子故障提供理论指导.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2019(034)003【总页数】2页(P53-54)【关键词】汽轮机转子;模态分析;动力特性分析【作者】武慧鹏【作者单位】山西西山热电有限责任公司,山西太原030022【正文语种】中文【中图分类】TK263引言近年来，由于国家节能减排政策的实施，大力推广高背压供热模式，该供热模式在节能方面虽然有其独特的优势，但如果长期运行，转子的振动会增大，交变应力也会大幅提升，轴承乌金被破坏[1]，而振动是引起汽轮机转子发生故障的一个主要原因。
轴承系统的稳定性很大程度上取决于轴承的性能，而轴承又是转子支撑系统中最容易被破坏的关键部件，因此对转子的轴承系统进行深入的研究意义非常重大。
1 汽轮机转子的三维建模及简化1.1 汽轮机转子建模本文所研究的汽轮机转子，总体长度为7 m，一共有24级。
根据该汽轮机转子的实际数据，利用Solidworks三维建模软件对汽轮机转子进行实体建模，该软件是非标设计行业的首选建模软件，具有很强大的装配模拟功能，能够很好的模拟汽轮机的装配过程[2]。
要想获取准确的有限元分析结果，就得使模型的精确度变高，而使用实际尺寸，利用Solidworks的装配特性能，很好的保证模型的高精确度。
由于汽轮机的叶片截面是方程式曲线驱动的，所以其建模过程比较复杂，需先对单只叶片完成建模，再利用建模软件的阵列功能阵列出整圈的叶片。
完成的汽轮机转子模型如图1所示。
图1 汽轮机转子模型1.2 汽轮机转子简化主轴在整个汽轮机转子系统中起着至关重要的作用，他是系统的核心模块，所以对主轴进行简化处理非常重要。
我们可以把所有的叶轮和转子当成一个整体，然后在这个整体的基础之上对转子进行简化处理，其中的定位圈、油封、螺钉等小零部件对转子的计算分析所造成的影响非常小，所以在简化时把这些零部件按照光轴处理[3]。
超导发电机转子模态分析
超导发电机转子模态分析常利辉;胡宇达【摘要】应用ANSYS分别对某超导发电机内转子、外转子和转子整体进行模态分析.考虑内转子中挠性支撑结构,将外转子轴承约束简化为弹性约束.考虑该弹性约束刚度的影响,获得内、外转子的前10阶固有频率和振型图;针对双层转子结构整体,对比分析结构中内、外转子的振动形式,获得转子的固有振动特性.【期刊名称】《计算机辅助工程》【年(卷),期】2016(025)001【总页数】6页(P35-40)【关键词】超导发电机;转子;振动;模态【作者】常利辉;胡宇达【作者单位】燕山大学河北省重型装备与大型结构力学可靠性重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学河北省重型装备与大型结构力学可靠性重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TM37超导体在电力方面的应用首先是超导发电机的研究开发.超导发电机由超导励磁绕组转子和常规定子组成，具有同步电抗小、体积小、质量小、损耗低和效率高等一系列优点.国内外学者在超导发电机的电磁特性和冷却方面已经进行大量研究.李辉[1]针对超导发电机的特殊结构，对其电磁系统的研究方法进行比较和分析.宋美红[2]对超导发电机励磁磁场进行三维有限元分析，通过改变励磁绕组圈数和匝数，对励磁绕组的磁动势波形进行优化，计算二维磁通密度和三维磁通密度，优化超导发电机的模型.CHUN等[3]采用有限元法研究超导发电机在三相突然接到故障状态时的暂态分析，分析绕组屏蔽中的涡流损失，为超导发电机的稳定性研究打下基础.SALEH等[4]研究控制系统的稳定性，通过不同的激励方法分析对比自适应和模糊逻辑控制系统.SONG等[5]研究超导同步发电机的损耗，分别在室温和低温情况下测量空载时电机的铁损和机械损耗，计算超导绕组的损耗并与总损耗对比，求得电机的效率.VICTOR等[6]利用有限元法对超导发电机模拟，求得在电载荷作用下的热损失，提出用有限元分析电机中的交流损耗和电机稳定性的新方法.HULL等[7]提出一种在定子和转子铁芯中加入特殊材料镝的新概念，采用有限元模拟电机磁化和电磁场分布情况，结果表明新型电机能得到更好的磁化效果，并且考虑在电机损耗上的优势.ZHANG等[8]研究高温超导发电机的冷却系统，设计超导绕组的冷却杜瓦和冷却环路，测试短期负载运行和长期空载运行时系统的性能，探讨冷却系统的未来发展问题.超导发电机的转子是由超导绕组和支撑它的绕组安装轴、传输转矩的转矩筒、常温屏和辐射遮护屏，以及给排冷却液的冷却系统构成，转子整体为双层转子结构，比传统电机复杂条件多.但是，目前对超导发电机结构机械性能的研究还比较少.由于超导电机转子结构的复杂性，研究转子的固有振动特性和动力学稳定性对超导电机正常运行和优化设计都有非常重要作用.因此，本文基于一台典型的超导发电机，采用有限元法求解双层转子结构的固有频率和振型，研究其固有振动特性.以日本70 MW级高温超导发电机为例，此电机为200 MW级发电机的试验样机，由日本超导发电设备与材料研究协会研究开发.为充分准备超导发电机的技术资料，设计低速励磁A型、低速励磁B型和快速励磁型等3种不同类型的转子和相应的定子，并于1997年在关西电力公司大阪发电厂的试验中心研制成功，随后并入电网试运行.日本学者已经对该电机的励磁特性、磁屏蔽特性、电磁稳定性和冷却系统进行大量试验和研究，并且对其转子的机械特性进行简要分析.[9-11]研究超导发电机双层转子结构的固有振动问题时，忽略转子系统中液氦循环及其管道的影响，可对结构进行简化，见图1.超导励磁绕组为NbTi超导线材，转子轴的材料为非磁性钢；外转子的常温屏为3层夹层结构(内外2层为高强度钢，夹层为较薄的铜)焊接于外转子轴端；内转子轴右端通过力矩管的焊接与外转子固定，左端采用力矩管和挠性支撑结构的冷收缩装置与外转子相连；力矩管承受较大的扭矩，其材料为高强度钢.根据材料性能手册，转子的材料取为奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti，其弹性模量为1.98×1011 Pa，泊松比为0.25～0.30，密度为7 850 kg/m3.根据上述模型，采用ANSYS分别对内转子、外转子和转子整体进行模态分析.内转子结构见图2，左端采用挠性支撑结构约束内转子径向位移和环向位移，允许在冷收缩时产生轴向位移.根据机械设计手册可知：挠性冷收缩装置由多层60Si2Mn硅锰钢弹性片组成，其弹性模量为2.06×1011 Pa，泊松比为0.3，密度为7 850 kg/m3.由点、线、面、体的形式建立有限元模型，采用LESIZE命令设置网格尺寸，利用高阶二维8节点PLANE183面单元划分均匀的面网格，然后采用高阶三维20节点SOLID186体单元，旋转生成面和均匀的体网格.由于挠性支撑结构和力矩管的材料不同，需要耦合不同材料相交面上重合的节点.内转子的右端面焊接于外转子，对其施加全约束；内转子的左侧通过挠性支撑结构固定于外转子，对挠性支撑结构与外转子接触面上所有的节点施加全约束.施加约束后的内转子有限元模型见图3.采用Block Lanczos法提取模态，列出内转子模型的前10阶固有频率见表1，前10阶振型见图4.由表1和图4可知：内转子的第1和2阶固有频率相等，由文献[12]可知其为重根且在轴对称的壳状结构中经常出现，第1和2阶固有频率对应的振型分别为在平面Oxz和平面Oxy内的1阶弯曲振动；第3阶振型表现为内转子沿径向呼吸式的振动；第4阶振型主要表现为内转子沿轴向的振动，在此阶模态中挠性支撑结构将产生较大的相对变形；第5和6阶固有频率相等，具有相同振型，分别为平面Oxz和Oxy内的2阶弯曲振动.相同方法可分析其他阶振型.外转子的结构见图5.将轴承约束简化为弹性约束，每个轴承端用4个在径向方向均布的弹簧(见图6)模拟轴承约束，每个弹簧均采用弹性单元COMBIN14模拟，弹簧的刚度K为轴承的径向刚度.[13]轴承的径向刚度可通过查询机械设计手册公式和参数计算获得，其与轴承的类型和尺寸、滚子的形状和个数以及预紧力等因素有关，一般情况下为1×108 N/m.[14]为充分研究弹簧刚度对外转子横向振动的影响，使弹簧刚度K依次取1×107，1×108，1×109，1×1010和1×1012 N/m. 当弹簧刚度K=1×108 N/m时，建立外转子模型并划分网格后，在外转子轴承约束处依次取4个节点T1，T2，T3和T4，然后在转子外侧对应位置新建4个节点T5，T6，T7和T8，采用已设置参数的COMBIN14单元连接相应节点生成弹簧单元.对位于外转子上的节点T1，T2，T3和T4施加轴向约束，限制外转子轴向运动，弹簧另一端的节点T5，T6，T7和T8施加全约束.轴承的另外一端同样处理，有限元模型见图7.提取模态，列出K=1×108 N/m时外转子的前10阶固有频率见表2，前10阶振型见图8.计算弹簧刚度K取其他值时的外转子模型，比较其第1阶固有频率，见表3.外转子的第1阶固有频率随K的增大而增大.第1和2阶振型主要在平面Oxz和Oxy 内的1阶弯曲振动，且对应固有频率相等为重根；第3和4阶振型及第6和7阶振型及其固有频率有相似规律；第5和8阶振型主要表现为外转子径向呼吸式振动；第9和10阶振型为常温屏部分在径向的振动，外转子两端振动较小.首先设定弹簧刚度K=1×108 N/m，对转子整体进行有限元求解计算，然后依次改变弹簧刚度，对比分析弹性约束刚度的影响.建立整体转子有限元模型见图9，施加的约束条件与外转子相似，耦合相邻截面重合的节点.求解提取转子整体的前10阶固有频率见表4.为便于观察内、外转子的振动情况，取其前10阶固有频率对应的振型截面，见图10.分析轴承弹簧刚度K取不同值时对转子固有频率的影响.通过上述方法计算提取模态，比较其前10阶固有频率，见表5.根据对转子整体模态分析的结果可知：转子的固有频率随轴承弹簧刚度K的增大而增大；转子的前10阶固有频率出现多对重根，且具有对称的模态振型；转子的第1和2阶振型分别为平面Oxz和Oyz内的1阶弯曲振动，第5阶振型主要表现为转子轴向方向的振动，前4阶弯曲振型中内转子和外转子的主要振动方向相同，第6和7阶振型中内转子和外转子振动方向则相反.1)获得超导发电机内、外转子和转子整体的前10阶固有频率和振型图，讨论轴承弹性约束刚度对固有振动特性的影响，结果表明转子的固有频率存在多对重根. 2)双层转子结构在低阶振型中内、外转子弯曲或扭转方向相同，高阶振型则存在明显的反向振动.所得结果可为进一步研究超导发电机转子动力学特性提供参考.【相关文献】[1] 李辉. 超导发电机发展及其电磁系统分析方法综述[J]. 大电机技术, 2004(6): 1-4.LI Hui. Overview on development of superconducting generators and analysis methods of electromangnetic systems[J]. Large Electric Machine and Hydraulic Turbine, 2004(6): 1-4.[2] 宋美红. 超导发电机励磁磁场的三维有限元计算研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2012: 8-9.[3]CHUN Y D, KIM Y H, KIM S, et al. Transient analysis of superconducting generator under t he three phases of sudden grounding fault condition[J]. Physica C: Superconductivity, 200 2(372-376): 1546-1550.[4]SALEH R A F, BOLOTON H R. Comparison of an adaptive stabilizer and a fuzzy logic stabili zer for superconducting generator governor control[J]. Electric Power Systems Research, 2 001, 57(2): 65-71.[5]SONG P, QU T M, YU X Y, et al. Loss measurement and analysis for the prototype generat or with HTS stator and permanent magnet rotor[J]. Physica C: Superconductivity, 2013, 49 4(11): 225-229.[6]VICTOR M R Z, ASGER B A, NENAD M, et al. Simulation of an HTS synchronous supercond ucting generator[J]. Physics Procedia, 2012(36): 786-790.[7] HULL J R, STRASIK M. Concepts for using trapped-flux HTS in motors and generators[J]. Physica C: Superconductivity, 2013, 484(1): 104-107.[8]ZHANG T, HARAN K, LASKARIS E T, et al. Design and test of a simplified and reliable cryog enic system for high speed superconducting generator applications[J]. Cryogenics, 2011, 5 1(7): 380-383.[9]HASEGAWA K, IMAI Y. Field test of 70 MW class superconducting generator[J]. Cryogenics , 2002, 42(3/4): 191-197.[10]KIYOSHI M, KITAJIMA T, ITO T. Development of 70 MW class superconducting generator with quick-response excitation[J]. Cryogenics, 2002, 42(3/4): 183-189.[11]OISHI I, NISHIJIMA K. Summary of development of 70 MW class model superconducting [ J]. Cryogenics, 2002, 42(3/4): 157-167.[12] CHEN K F, JIAO Q Y. A parsimonious mass-spring system capable of being tuned for arbitrary repeated natural frequencies[J]. Mecha nics Research Communications. 2009, 36(2): 149-153.[13] 万正喜, 瞿吉利, 丁宁. 基于ANSYS的斗轮堆取料机行走驱动轴动态分析[J]. 煤矿机械, 2012, 33(4): 109-111.WAN Zhengxi, QU Jili, DING Ning. FEM modal dynamics analysis of bucket wheel stacker r eclaimer spindle based on ANSYS[J]. Coal Mine Machinery, 2012, 33(4): 109-111.[14] 钟佩思, 孙雪颜, 苏超. 基于ANSYS的鼓风机轴模态分析与仿真[J]. 煤矿机械, 2007, 28(10): 57-58.ZHONG Peisi, SUN Xueyan, SU Chao. FEM modal analysis and emulation of fan axis based on ANSYS[J]. Coal Mine Machinery, 2007, 28(10): 57-58.。
风力发电机转子模态仿真与试验分析
风力发电机转子模态仿真与试验分析赵震;邹强龙;龙蛟;黄奕【摘要】转子是双馈风力发电机的重要部件,装机后若转轴振动大,会导致电机扫膛、主轴弯曲及断裂等问题,直接影响发电机的安全运行.利用有限元分析和试验检测对某型号风力发电机转子固有模态进行对比分析,为进一步研究转子刚度提供参考.%The rotor is an important part of the doubly-fed wind turbine.After the installation,if the vibration of the shaft is large,it will cause the motor to sweep the bore or cause spindle bending and breaking that will directly affect the safe operation of the generator.The finite element analysis and test were used to conduct comparative analysis of the inherent rotor modes of a certain type of wind turbine,and the result might provide a reference for further study of rotor stiffness.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2017(055)012【总页数】3页(P89-90,104)【关键词】风力发电机;转子;模态;仿真;试验【作者】赵震;邹强龙;龙蛟;黄奕【作者单位】江苏中车电机有限公司江苏大丰224100;江苏中车电机有限公司江苏大丰224100;江苏中车电机有限公司江苏大丰224100;江苏中车电机有限公司江苏大丰224100【正文语种】中文【中图分类】TH122;TM614随着风电应用的蓬勃发展，风电作为一种清洁能源已经占据了一定的发电规模。
SPMSM定转子系统及整机结构的模态分析
SPMSM定转子系统及整机结构的模态分析王伟;杜晓彬;胡弼;胡土雄;赖文海【摘要】基于Ansys平台对一款表贴式永磁同步电动机(SPMSM)建立主要系统包括定子系统、转子系统以及整机的有限元电机模型,并对其主要模态参数进行模态仿真.仿真得到各部分系统的径向模态振型以及固有频率,并分析定、转子系统及整机结构对电机电磁共振的影响,并采用锤击法验证了有限元分析的正确性.试验结果表明,整机固有频率相对误差在5.3％以内,满足实际工程的需要,为后续调整电机结构改变固有频率以期达到减振降噪的效果、避免共振现象,提供了理论依据.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2018(053)005【总页数】7页(P10-15,32)【关键词】表贴式永磁同步电动机;模态分析;模态振型;固有频率;定、转子系统【作者】王伟;杜晓彬;胡弼;胡土雄;赖文海【作者单位】广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006;广东省东莞电机有限公司,广东东莞523141【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言永磁同步电动机(PMSM)因其永磁体材料工艺的逐步改善和提升，基于稳定性、损耗、体积等方面的优异性渐渐影响传统电机市场。
随着高性能永磁材料的问世、新型控制理论的提出、电力电子器件的发展、永磁同步电机越来越受到企业和科研机构、院校的青睐。
作为永磁电机分类的一种，表贴式永磁同步电动机结构简单、安装简易、制造成本低、转动惯量小，因此广泛应用于工程和社会生活[1]。
随着电机市场的竞争和客户的反馈，振动噪声水平已成为衡量永磁电机性能的重要指标，具有低振弱噪的永磁同步电机将更具有发展前景[2、3]。
永磁电机的电磁振动与噪声，除了与径向电磁力波的幅值和频率有关之外，还与电机本体模态固有频率有关，当电磁力波的频率与固有频率接近时，即使很小的电磁力波也会引起电机的剧烈振动，产生电磁共振现象[4、5]。
12MW汽轮机转子临界转速的模态分析
12MW汽轮机转子临界转速的模态分析【摘要】汽轮机转子系统的结构比较复杂，对转子动力特性—临界转速的计算是相关转子在运行中是否能够稳定运行的关键。
过去对临界转速的计算主要采用集中质量的传递矩阵法，计算非常复杂，而且精确度不高，随着计算机技术的发展通过三维建模采用分布质量的模态分析法逐步显示出其优越性。
本文通过对热电分厂12MW汽轮机有限元分析，成功计算出了其临界转速。
【关键词】汽轮机转子；固有频率；临界转速；模态分析0.引言汽轮机的转动部分总称转子，主要有主轴、轮盘、动叶及联轴器等组成，它是汽轮机最主要的部件之一，起着能量转换及扭矩传递的任务。
转子的工作条件相当复杂，它处于高温工质中，并以高速旋转，它不仅承受着叶片、叶轮、主轴本身质量离心力所引起的巨大应力以及由于温度分布不均引起的热应力，而且还要承受巨大的扭转力矩和轴系振动所引起的动应力，因此要求转子具有很高的强度。
本文分析的是由南京汽轮发电机厂生产的12MW的转子，该转子由三个压力级与一个复速级叶轮组成，叶轮与主轴之间的连接采用套装方式。
套装叶轮借助于过盈力与轴连接在一起。
转子的驱动依靠蒸汽在流动中压力与温度降低所产生的焓降加速蒸汽流动，在蒸汽的流动的过程中，对汽轮机叶片产生力的作用，从而使汽轮机的转轴产生高速的转动产生机械能。
联轴器是连接转子系统和发电机转子的零件，通过转轴的高速旋转带动发电机转子转动产生电能。
这样汽轮机转子工作过程中的能量转换为热能—动能—电能。
滑动轴承对整个汽轮机转子系统起一个支撑作用，并对转轴的径向和轴向进行约束。
在实际的转子—轴承系统中，转子本身是一根阶梯轴，上面装有叶轮、电枢和联轴器等，可以视作由变截面的轴和分布在其上的若干圆盘组成。
汽轮机转子的几何模型主要包括几个大的部分，转轴、叶轮、叶片、联轴器等。
为了能对转子进行模态分析，必须对转子各个零件进行三维实体建模，然后对各个零件进行装配。
在汽轮机装配模型中，可以对转子的各个零件进行干涉检查，以保证汽轮机转子系统装配的合理性。
新能源汽车用轮边驱动电动机转子模态分析
新能源汽车用轮边驱动电动机转子模态分析作者：张之剑杨绪平来源：《科学导报·学术》2019年第15期摘 ;要：文章叙述了新能源汽车对电机的基本要求，并对一种新型混合动力电机电磁设计、结构设计、散热、结构强度和模态展开分析探讨。
随着汽车工业的不断发展及汽车保有量的快速增加，能源短缺和环境污染日益严重。
人们对更清洁、更环保、来源更丰富的新动力展开了研究探索。
新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
电动汽车作为新能源汽车的主要构成部分，以电驱动为基础，不仅在能源、环境等方面具有独特的优越性和竞争力，而且能够利用现代控制技术实现机电一体化目标，因而有着广阔的发展前景。
电机作为动力输出的执行单元成为研究的热点。
考虑复杂环境、高功率要求和宽调速范围的电机设计成为研究的重点。
关键词：新能源;电动机;模态分析一、新能源汽车驱动电机基本性能要求新能源汽车用电机在满足汽车行驶时对扭矩的要求，还需要考虑行驶舒适性、环境适应性和单次充电续航里程等要求。
同时应用于混合动力汽车的电机，需要安装在汽车动力总成内狭小的空间内，其工作环境（高温、散热条件差、耐油腐蚀等）比普通电机恶劣的多。
所以此类电机比普通工业用电机具有更加严格的技术规范及性能要求。
二、电机结构永磁同步电机由定子、转子和端盖等部件组成。
定子与普通感应电机基本 ; ;相同，也采用叠片结构以减小电机运行时的铁耗。
转子铁心可以做成实心的，也可以叠片冲压而成。
永磁同步电机的种类繁多，按照定子绕组感应电动势的波形的不同，可以分为正弦波永磁同步电机（PMSM）和梯形波永磁同步电机（BLDC）。
正弦波永磁同步电机定子由三相绕组以及铁芯构成，电枢绕组常以Y 型连接，采用短距分布绕组。
气隙场设计为正弦波，以产生正弦波反电动势。
转子采用永磁体代替电励磁，根据永磁体在转子上的安装位置不同，正弦波永磁同步电机又分为三类：表面式、内置式和爪极式。
电机联轴控制的旋转机械定转子模态分析
电机联轴控制的旋转机械定转子模态分析1. 引言- 概述电机联轴控制及旋转机械定转子模态分析的研究背景及意义- 介绍本文研究的目的、内容和方法2. 电机联轴控制基础- 电机联轴控制的原理和优点- 控制系统的构成和控制模式- 控制策略的选择和应用3. 旋转机械定转子模态分析- 旋转机械定转子的定义和特点- 常用的定子模态分析方法及其原理- 针对电机联轴控制应用的定子模态分析方法及其优化4. 实验设计与结果分析- 实验设备的介绍和实验流程- 实验数据的处理和结果分析- 分析结果的讨论和解释5. 结论与展望- 总结本文的研究结果和主要发现- 对电机联轴控制及旋转机械定转子模态分析研究的展望和建议- 强调研究的意义和未来的发展趋势。
第一章：引言电机联轴控制是一种通过联接两个电机或通过机械联轴的方式来实现控制的技术。
这个技术已经在许多领域得到了广泛应用。
例如，在航空航天、机械制造、能源等领域中，电机联轴控制可以用来提高工作效率、维护安全性、减少成本等。
通过一定的控制策略，通过电机联轴控制可以实现很多复杂的工作。
例如，两台电机在相同的转速下运行，或者实现两台电机之间的运动同步等等。
然而，在电机联轴控制的过程中，有一些问题需要解决。
例如，两个不同的电机在联接之前就需要具有相同的转速和方向。
此外，在电机联轴控制的过程中，还需要对旋转机械的定转子模态进行分析，以满足控制要求。
本文旨在论述电机联轴控制与旋转机械定转子模态分析的方法，并阐述其在实际工程中的应用。
首先介绍电机联轴控制的基本原理、控制系统构成和控制模式，然后将重点介绍旋转机械定转子模态分析方法和其优化，最后给出实验设计及结果分析，并对此做出一些结论与展望。
第二章：电机联轴控制基础2.1 电机联轴控制的原理和优点电机联轴控制是通过一定的控制策略将两个电机或机械联轴在联接之后作为一个工作单元进行控制的技术。
它的核心思想在于在操作过程中，两个电机之间输入输出功率的和是相等的。
发电机端盖的模态及热分析
发电机端盖的模态及热分析
某型号发电机运行过程中，低速阶段产生较大的噪音，将电机端盖模态分析，确认是否因其固有频率造成。
在分析前需对其进行验证，以确保分析模型、材料属性以及分析方法准确。
另外，发电机在运转的过程中会产生大量的热量，使端盖发生变形，需要通过仿真分析确定设计结构的变形程度及变形最大位置是否在设计许可范围内。
项目挑战：
由于发电机使用的材料多，获得材料属性等信息比较困难，细微特征的简化程度对分析结果的影响不容易把握。
如何简化与实际模型相一致的分析模型是工程师所面临的模态仿真技术难题。
发电机在运转的过程中会产生大量的热量，使端盖发生变形，要经过实验验证热产生的结构变形在可容许的范围之内花费大量时间。
热载荷的简化与施加方式是否与实际相符是另一难点。
端盖网格模型
解决方案：
1. 通过物理实验和仿真结果的对比
确认材料属性的准确程度；
确定仿真模型与载荷施加的精确度。
2. 反复对实际的模型进行各种简化与加载并与实际结果对比，积累经验。
利用发电机端盖的模态及热分析结果，对新产品开发的模态、强度等分析，缩短了开发周期，节省了样件制作等费用。
用户评价：
利用发电机端盖的模态及热分析结果，对新产品开发的模态、强度等分析，缩短了开发周期，节省了样件制作等费用。
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新能源汽车用轮边驱动电动机转子模态分析
新能源汽车用轮边驱动电动机转子模态分析陈宏业;唐杨;宋丽娟【摘要】新能源车用轮边驱动电动机为轴向磁通结构,其转子结构复杂,转子中部圆周尺寸大,工作时易产生较大离心力,为避免电动机转子失效,需在设计时对其结构进行建模及模态分析.利用UG对转子各零部件建模,添加各零部件间约束完成装配;将建立好的电动机转子模型导入ANSYS Workbench中对其进行网格划分、模态分析求解,得出该转子前六阶固有频率及各阶对应的振型云图,为转子结构设计提供依据.%In-wheel electric motor for new energy vehicles is an axial magnetic flux structure. The rotor structure is complex, the circumference of the rotor is large, and it is easy to generate large centrifugal force during operation. In order to avoid motor rotor failure, it is necessary to model its structure and perform modal analysis when designing. UG is used to build models of each component part of the rotor, and add constraints between these components to complete the assembly. The established motor rotor model is imported into ANSYS Workbench for meshing and modal analysis. The first six natural frequencies of the rotor and the corresponding mode shape of the rotor are obtained, which provides the basis for the rotor structure design.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】3页(P82-83,86)【关键词】轮边驱动电动机;电动机转子;ANSYS;模态分析【作者】陈宏业;唐杨;宋丽娟【作者单位】贵州航天林泉电机有限公司, 贵阳 550081;国家精密微特电机工程技术研究中心, 贵阳 550081;贵州航天林泉电机有限公司, 贵阳 550081;国家精密微特电机工程技术研究中心, 贵阳 550081;贵州航天林泉电机有限公司, 贵阳 550081【正文语种】中文【中图分类】TM3;U480 引言新能源汽车目前一直得到国家大力提倡与扶持，是汽车工业的一个重要发展方向，其中作为驱动输出核心部件主要就是电动机。