机电故障下某车用发电机电磁噪声的仿真分析

发布时间：2017-10-13 00:01

  本文关键词：机电故障下某车用发电机电磁噪声的仿真分析

  更多相关文章： 爪极发电机 电磁噪声 转子静偏心 匝间短路 相间短路

【摘要】：发电机运行时产生的噪声除机械噪声和空气噪声外,还有电磁噪声。电磁噪声是由定转子之间气隙磁场中的电磁力波与电机发生共振产生的。无故障运行时,一次齿谐波是电磁噪声产生的主要原因;当电机发生故障时,基波和各次齿谐波的变化将会使电磁噪声发生改变。本文针对某款车载发电机,研究其在机、电故障状态下的电机噪声特性。本文研究内容主要包括电磁特性分析、振动特性分析和声辐射分析三个部分。本文所研究的发电机机电故障包括:转子静偏心、定子匝间短路和定子相间短路。文中给出了故障设置的方法。文中提出的方法可为同类别发电机的故障设置和其他类型的故障设置提供思路。应用Ansoft软件参数化建立了三维有限元电磁模型,运用相对坐标系和外电路模型,模拟发电机各故障状态和空载和负载运行两种工况,从电场、磁通密度和径向电磁力三方面对电机的电磁特性进行分析,并提取各定子齿面上的一次齿谐波(即第36阶径向电磁力)的幅值、频率和相位。对具有不同偏心量下的电磁特性进行了对比,获得其变化趋势。在Workbench中建立了三维有限元机械模型,研究了定子和整机的固有模态,施加36阶电磁力后研究了电机的谐响应结果,获得了振动位移频响和振动云图。并对各种故障状态下的谐响应结果进行了对比分析。将谐响应振动位移结果文件导入Virtual.Lab声学间接边界元模块中,计算得到了不同故障状态和不同运行工况下的发电机噪声场点声压曲线和声压云图。结果表明:故障类型和运行工况不同时,电磁噪声的声辐射特性也不同,本文据此找到了一种用以辨别这三种电机故障的方法。本文主要运用有限元法对故障状态下爪极发电机的电磁噪声进行了仿真分析研究,得到了不同故障类型和不同运行工况时的发电机电磁噪声的声辐射特性,文中所使用的方法在产品故障分析阶段进行该类产品的性能分析方面,具有重要意义。同时也为设计新款和改进发电机电磁噪声问题的研究提供了一个参考方法。
【关键词】：爪极发电机 电磁噪声 转子静偏心 匝间短路 相间短路
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.631;U467
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 电机径向电磁力的研究现状10-13
• 1.2.2 电机结构固有模态的研究现状13
• 1.2.3 电机电磁噪声的研究现状13-14
• 1.3 课题研究基本内容14-16
• 2 爪极发电机电磁特性分析16-25
• 2.1 正常运行时的电磁特性16-18
• 2.1.1 正常运行时的气隙磁密16-18
• 2.1.2 正常运行时的磁拉力18
• 2.2 气隙偏心时的电磁特性18-19
• 2.2.1 气隙偏心时的气隙磁密18-19
• 2.2.2 气隙偏心时的电磁力19
• 2.3 定子匝间短路时的电磁特性19-22
• 2.3.1 匝间短路时的气隙磁密19-21
• 2.3.2 匝间短路时的磁拉力21-22
• 2.4 相间短路时的电磁特性22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 基于Ansoft的爪极发电机电磁故障仿真25-44
• 3.1 软件介绍25-28
• 3.1.1 基本原理25-26
• 3.1.2 电机仿真建模步骤26-28
• 3.2 电机故障模型的建立28-32
• 3.2.1 理想模型28-30
• 3.2.2 故障设置30-32
• 3.3 仿真结果分析32-43
• 3.3.1 正常运行时的电磁特性32-34
• 3.3.2 故障运行时的电磁特性34-40
• 3.3.3 爪极发电机的电磁力分析40-42
• 3.3.4 不同偏心量的对比分析42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 故障状态下的爪极发电机机械振动特性44-57
• 4.1 有限元分析基础44-45
• 4.2 基于Workbench的三维有限元模型建立45-49
• 4.3 仿真结果与分析49-55
• 4.3.1 模态分析仿真结果49-52
• 4.3.2 谐响应分析仿真结果52-55
• 4.4 本章小结55-57
• 5 故障状态下的爪极发电机噪声特性57-68
• 5.1 声学基础理论57-61
• 5.1.1 声学基本概念57-58
• 5.1.2 声学基本方程58-60
• 5.1.3 振动与噪声的关系60-61
• 5.2 基于LMS的声学模型的建立61-62
• 5.3 电磁声辐射仿真结果62-67
• 5.3.1 场点输出结果分析63-64
• 5.3.2 声压云图结果分析64-67
• 5.4 本章小结67-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士期间发表学术论文情况73-74
• 致谢74-75
• 附录 第36阶齿面径向电磁力分布75-76

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本文编号：1021647