水下航行器推进电机设计及振动噪声研究
发布时间：2021-08-19 21:48
本文为在深海3000m处航行的自主水下航行器设计一款永磁同步推进电机,为节省舱内空间,电机采用直接挂在航行器外面的安装方式。由于电机直接浸入深海中运行,在电机设计时应充分考虑其运行环境的特殊性:高压、防腐、密封绝缘等问题。针对深海巨大的压强问题,电机采用腔内充满绝缘油、端部使用胶囊来平衡水压;电机机壳采用钛合金材料,用于防止海水的腐蚀;对电机的静密封采用橡胶圈,轴部的动密封采用带副唇式的油封。在确定电机电磁方案时,本文充分考虑了电磁参数对电磁振动噪声的影响。电机采用8极48槽整数槽结构,这种结够可以使径向电磁力波除0阶外,最低阶径向电磁力波阶数为8;为增加电机定子轭部刚度,定子槽采用槽底与定子外径平行的圆弧形结构,槽底与槽身用小圆弧连接。本文提出两种措施抑制永磁同步推进电机的电磁振动噪声。一种是从优化径向气隙磁密,降低径向电磁力谐波角度出发,在电机转子上做不均匀气隙;另一种是考虑到电机特殊的运行环境,具备良好的冷却条件,可以通过适当提高热负荷,进而增加定子轭厚,来降低电机电磁振动噪声。由于电机的电磁振动噪声不仅与径向电磁力有关,还与电机固有频率有关,本文亦对电机定子固有频率进行了计算。...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扇形槽Fig.2.1Flabellateslot通过选取适当的槽形尺寸，使电机带额定负载运行时，电机定子齿部磁密不大于
海水压力很容易使电机机壳压坏，如果采用承压式壳体，电机整体的质量会大大增加。而本文设计的推进电机在质量上会受到一定的限制，所以从平衡海水压力的角度出发，采用薄壁壳体。常用的压力补偿方式有三种。第一种如图 2.2(a)所示，在电机的一端加橡胶罩，橡胶罩可以伸缩变形来平衡海水压力。其优点是结构非常简单、容易加工、在压力补偿较小时不易发生断裂变形，整体体积小。第二种如图 2.2(b)所示，在电机外加一个皮囊来平衡海水压力。这种结构最大的优点是补偿的体积大，且皮囊便于更换，但会增加整个电机的体积。第三种如图 2.2(c)所示，在电机的一端安装活塞，利用活塞的移动，来平衡海水和内部绝缘油的压力。优点是结构简单，加工容易，但缺点是需要良好的密封与润滑来保证活塞在腔内的移动。以上三种方案都可以较好的平衡海水压力。由于电机内部充满绝缘液，绝缘液的体积变化主要是由压力和温度变化引起，体积变化量小，变化的频率低。从减小整机的体积出发，采用第一种补偿方式来平衡海水压力。
第 2 章 推进电机设计图 2.3 为直浸式永磁同步电机结构示意图。在电机内部充入绝缘油，把电机壳用密封件封住。由于电机采用了动态压力补偿装置，所以电机内部平衡液的机机壳、输出轴外的海水压力相等，使壳体内外受力平衡，给电机在深海环工作提供了有利条件。这样电机壳体和输出轴在抗压受力上就可以按普通永机来设计，不需要特殊的加工制作[28]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]整数槽同步电机低振动噪声定子结构设计[J]. 杜萌,罗建,马鸿泰,范应鹏,汪丹妮. 电机与控制应用. 2018(09)
[2]小功率表贴式永磁同步电机径向电磁力波特性研究[J]. 黄厚佳,李全峰,徐余法. 电机与控制应用. 2018(08)
[3]深海AUV发展趋势研究[J]. 胡庆玉,舒国平,冯朝. 数字海洋与水下攻防. 2018(01)
[4]电动汽车驱动电机电磁噪声的仿真分析[J]. 岳东鹏,夏洪兵,高辉,闫永健. 噪声与振动控制. 2018(S1)
[5]无人水下航行器的发展现状与关键技术[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民. 宇航总体技术. 2017(04)
[6]转子偏心对永磁同步电机振动噪声的影响分析[J]. 左曙光,张耀丹,刘晓璇,吴双龙,钟鸿敏. 机电一体化. 2017(06)
[7]黄海海域海水热物理性质实验研究[J]. 李晓辰,林日亿,徐伟栋,唐振. 化学工程与装备. 2017(05)
[8]考虑定子各向异性的永磁同步电机振动噪声优化[J]. 左曙光,张耀丹,阎礁,张国辉,林福,吴双龙. 西安交通大学学报. 2017(05)
[9]基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法[J]. 李岩,李双鹏,周吉威,李龙女. 电工技术学报. 2015(06)
[10]具有凸极效应的永磁同步电机电磁振动特性[J]. 张磊,高春侠,张加胜,温旭辉. 电工技术学报. 2012(11)
博士论文
[1]多极少槽盘式永磁同步电动机电磁噪声的计算与抑制[D]. 王巍.沈阳工业大学 2010
硕士论文
[1]表贴式永磁同步电动机振动与噪声研究[D]. 杜晓彬.广东工业大学 2018
[2]新能源汽车用分数槽集中绕组永磁同步电机振动分析与结构优化[D]. 魏家明.安徽大学 2018
[3]水下航行器永磁同步推进电机设计与分析[D]. 刘伟民.大连海事大学 2018
[4]非理想永磁同步电机的电磁振动分析[D]. 刘铭传.哈尔滨工业大学 2017
[5]低振动噪声正弦绕组永磁同步电机研究[D]. 田孟娇.哈尔滨工业大学 2017
[6]永磁同步电机电磁振动及噪声分析研究[D]. 时方敏.贵州大学 2017
[7]永磁辅助同步磁阻电机振动与噪声研究[D]. 张杨.湖北工业大学 2016
[8]深海推进用永磁无刷直流电机的设计与研究[D]. 任双华.沈阳工业大学 2016
[9]永磁同步电主轴电磁噪声影响因素研究[D]. 鲍萌.沈阳工业大学 2016
[10]小功率永磁同步电机电磁振动与嗓声分析[D]. 何志伟.上海电机学院 2016
本文编号：3352203
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扇形槽Fig.2.1Flabellateslot通过选取适当的槽形尺寸，使电机带额定负载运行时，电机定子齿部磁密不大于
海水压力很容易使电机机壳压坏，如果采用承压式壳体，电机整体的质量会大大增加。而本文设计的推进电机在质量上会受到一定的限制，所以从平衡海水压力的角度出发，采用薄壁壳体。常用的压力补偿方式有三种。第一种如图 2.2(a)所示，在电机的一端加橡胶罩，橡胶罩可以伸缩变形来平衡海水压力。其优点是结构非常简单、容易加工、在压力补偿较小时不易发生断裂变形，整体体积小。第二种如图 2.2(b)所示，在电机外加一个皮囊来平衡海水压力。这种结构最大的优点是补偿的体积大，且皮囊便于更换，但会增加整个电机的体积。第三种如图 2.2(c)所示，在电机的一端安装活塞，利用活塞的移动，来平衡海水和内部绝缘油的压力。优点是结构简单，加工容易，但缺点是需要良好的密封与润滑来保证活塞在腔内的移动。以上三种方案都可以较好的平衡海水压力。由于电机内部充满绝缘液，绝缘液的体积变化主要是由压力和温度变化引起，体积变化量小，变化的频率低。从减小整机的体积出发，采用第一种补偿方式来平衡海水压力。
第 2 章 推进电机设计图 2.3 为直浸式永磁同步电机结构示意图。在电机内部充入绝缘油，把电机壳用密封件封住。由于电机采用了动态压力补偿装置，所以电机内部平衡液的机机壳、输出轴外的海水压力相等，使壳体内外受力平衡，给电机在深海环工作提供了有利条件。这样电机壳体和输出轴在抗压受力上就可以按普通永机来设计，不需要特殊的加工制作[28]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]整数槽同步电机低振动噪声定子结构设计[J]. 杜萌,罗建,马鸿泰,范应鹏,汪丹妮. 电机与控制应用. 2018(09)
[2]小功率表贴式永磁同步电机径向电磁力波特性研究[J]. 黄厚佳,李全峰,徐余法. 电机与控制应用. 2018(08)
[3]深海AUV发展趋势研究[J]. 胡庆玉,舒国平,冯朝. 数字海洋与水下攻防. 2018(01)
[4]电动汽车驱动电机电磁噪声的仿真分析[J]. 岳东鹏,夏洪兵,高辉,闫永健. 噪声与振动控制. 2018(S1)
[5]无人水下航行器的发展现状与关键技术[J]. 王童豪,彭星光,潘光,徐德民. 宇航总体技术. 2017(04)
[6]转子偏心对永磁同步电机振动噪声的影响分析[J]. 左曙光,张耀丹,刘晓璇,吴双龙,钟鸿敏. 机电一体化. 2017(06)
[7]黄海海域海水热物理性质实验研究[J]. 李晓辰,林日亿,徐伟栋,唐振. 化学工程与装备. 2017(05)
[8]考虑定子各向异性的永磁同步电机振动噪声优化[J]. 左曙光,张耀丹,阎礁,张国辉,林福,吴双龙. 西安交通大学学报. 2017(05)
[9]基于定子齿削角的近极槽永磁同步电机振动噪声削弱方法[J]. 李岩,李双鹏,周吉威,李龙女. 电工技术学报. 2015(06)
[10]具有凸极效应的永磁同步电机电磁振动特性[J]. 张磊,高春侠,张加胜,温旭辉. 电工技术学报. 2012(11)
博士论文
[1]多极少槽盘式永磁同步电动机电磁噪声的计算与抑制[D]. 王巍.沈阳工业大学 2010
硕士论文
[1]表贴式永磁同步电动机振动与噪声研究[D]. 杜晓彬.广东工业大学 2018
[2]新能源汽车用分数槽集中绕组永磁同步电机振动分析与结构优化[D]. 魏家明.安徽大学 2018
[3]水下航行器永磁同步推进电机设计与分析[D]. 刘伟民.大连海事大学 2018
[4]非理想永磁同步电机的电磁振动分析[D]. 刘铭传.哈尔滨工业大学 2017
[5]低振动噪声正弦绕组永磁同步电机研究[D]. 田孟娇.哈尔滨工业大学 2017
[6]永磁同步电机电磁振动及噪声分析研究[D]. 时方敏.贵州大学 2017
[7]永磁辅助同步磁阻电机振动与噪声研究[D]. 张杨.湖北工业大学 2016
[8]深海推进用永磁无刷直流电机的设计与研究[D]. 任双华.沈阳工业大学 2016
[9]永磁同步电主轴电磁噪声影响因素研究[D]. 鲍萌.沈阳工业大学 2016
[10]小功率永磁同步电机电磁振动与嗓声分析[D]. 何志伟.上海电机学院 2016
本文编号：3352203
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