基于有限元的鼠笼电机电磁振动噪声研究

发布时间：2017-04-04 22:00

  本文关键词：基于有限元的鼠笼电机电磁振动噪声研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前在化工、石油、机械制造以及人们日常接触的行业领域中,鼠笼式感应电机有着十分重要的地位。同时鼠笼式感应电机噪声指标也逐渐成为电机质量高低的重要指标之一,现在生产生活中越来越受关注。因此如果能够有效的采取一定措施,降低鼠笼式电机的噪声,从而提高电机设计水平和设计质量,增强企业的竞争力,已经逐渐成为在国内外研究的一个主要的课题。本文针对鼠笼式感应电机振动和噪声分析,主要研究了电磁力,模态以及振动和噪声,具体研究内容分为以下几个方面:首先,因为鼠笼式感应电机具有轴向分布对称性,为了简化分析计算,本文基于Ansoft的二维瞬态磁场对样机进行了计算,得到了电机径向磁通密度的分布曲线,以及通过傅里叶分析得到径向磁通密度的基波和谐波分布,进一步通过后处理得到电机径向电磁力的分布,并通过理论分析计算验证有限元分析的正确性。从而,为电机进行后面的计算分析奠定基础。其次,利用Siemens NX机械制图软件对电机的定子铁心以及基座进行等效建模,然后利用Ansys workbench平台中的modal模块对电机定子铁心进行各向同性以及各向异性的有限元模态计算,对比分析各向同性与各向异性对定子部件固有模态的影响。然后对绕组进行有效地等效,分析了其对定子部件模态的影响。最后对定子与基座整体进行模态分析,通过分析得到了定子与基座整体的固有频率和振型图,为后面对电机进行振动和噪声进一步研究提供了帮助。然后,利用Ansys的谐响应分析模块对电机进行施加径向电磁力载荷,并对其进行计算分析,得到电机在频域范围内的振动位移的频响函数曲线和速度以及加速度曲线。最后利用Siemens NX三维制图软件建立电机的噪声传播的空气域后通过Acoustic噪声处理插件对其进行噪声计算。最后,选取不同于原常规电机的极槽配合以及优化电机槽口尺寸等,在保证结构尺寸和体积重量尽量不变的基础上,对原常规三相电机进行了电磁方案优化,在原样机的基础上重新改进提出低电磁噪声的鼠笼式感应电机优化方案,完成相关的分析计算工作.在保持与原常规普通三相电机重量和尺寸基本不变的条件下,新的优化方案较原样机的噪声声压级降低至少5分贝以上,最终将形成方案最优的电机样机。
【关键词】：鼠笼式感应电机 电磁噪声 径向电磁力 固有频率 槽配合
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM301.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题的选题背景及意义12-13
• 1.2 课题来源13
• 1.3 课题相关研究历史与现状综述13-19
• 1.3.1 电机电磁力波的研究现状14-17
• 1.3.2 电机固有模态的研究现状17-18
• 1.3.3 声辐射计算的研究现状18-19
• 1.4 本文主要研究内容19-20
• 第二章 鼠笼式感应电机电磁力理论分析与有限元计算20-36
• 2.1 径向电磁力求解的理论分析20-26
• 2.1.1 电磁力的解析计算方法基本理论20-23
• 2.1.2 有限元法求解电机磁场的基本理论23-25
• 2.1.3 径向电磁力的有限元法求解的基本理论25-26
• 2.2 应用解析法对电机的电磁力进行计算和分析26-28
• 2.3 应用有限元法法对电机的电磁力进行计算和分析28-34
• 2.3.1 鼠笼感应电机的模型和参数28-30
• 2.3.2 鼠笼式感应电机的气隙磁场有限元计算与分析30-32
• 2.3.3 鼠笼式感应电机的径向电磁力有限元计算与分析32-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 鼠笼式感应电机模态分析36-49
• 3.1 模态分析理论36-38
• 3.1.1 电机结构固有模态的解析计算的基本理论36-37
• 3.1.2 电机结构固有模态的数值计算的基本理论37-38
• 3.2 定子铁心等效模型的建立与固有模态的计算38-42
• 3.2.1 定子铁心等效模型的建立38-39
• 3.2.2 定子铁心等效模型的网格剖分与模态计算39-42
• 3.3 绕组对定子铁心模态的影响42-44
• 3.3.1 定子绕组等效模型的建立与网格剖分42-43
• 3.3.2 定子铁心等效模型的网格剖分与模态计算43-44
• 3.4 机壳对定子模态的影响44-47
• 3.4.1 定子机壳模型的建立与网格剖分45
• 3.4.2 定子机壳整机模型的模态计算45-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 鼠笼式感应电机振动与噪声分析及实验对比49-63
• 4.1 鼠笼式感应电机振动特性的基本理论49-50
• 4.2 声强级的理论50-53
• 4.2.1 声压与声压级50-51
• 4.2.2 声学方程的建立51-53
• 4.3 振动与噪声的关系53
• 4.4 鼠笼式感应电机的电磁振动响应53-57
• 4.4.1 鼠笼式感应电机模型与电磁力加载54-55
• 4.4.2 振动响应结果分析55-57
• 4.5 鼠笼式感应电机的声辐射分析57-60
• 4.6 鼠笼式感应电机的声辐射实验60-62
• 4.7 本章小结62-63
• 第五章 鼠笼式感应电机降噪优化方法研究63-76
• 5.1 鼠笼式感应电机电磁噪声分析63-64
• 5.2 鼠笼式感应电机槽配合的选取64-69
• 5.2.1 不同槽配合时电磁力波对比64-66
• 5.2.2 不同槽配合对电机技术指标的影响66-67
• 5.2.3 36/30槽配合时鼠笼式感应电机的振动噪声分析67-69
• 5.3 电机槽口宽度及槽肩部高度的优化69-74
• 5.3.1 不同槽口尺寸电机电磁力分析70-71
• 5.3.2 不同槽口尺寸电机电磁力参数优化71-72
• 5.3.3 36/30槽配合时鼠笼式感应电机的振动噪声分析72-74
• 5.3.4 优化后电机主要电磁参数计算值性能对比74
• 5.4 本章小结74-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果83

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