高速电机转子系统动力学特性分析
干货高速电机转子设计以及电机轴承结构设计——轴承设计8不要
干货高速电机转子设计以及电机轴承结构设计——轴承 设计“8不要” 高速电机的特点： 转速高、功率密度大、几何尺寸小，节约材料；转动惯量较小、动态响应较快；可与负载直接相连，省去传统变速装置，减小噪音提升系统效率； 高速电机广泛的应用前景： 高速磨床、空气循环制冷系统、高速离心压缩机、纺织、军工等。高速电机可靠运行的关键： 转子的强度转子的动力学特性高速电机转子设计要求：?要有足够的强度?要有足够的刚度?满足临界转速要求?能使电机 输出足够的功率高速转子综合设计流程图： 离心应力分析分析：磁钢与护套过盈可靠性分析： 利用护套保护转子，在高速电机中很很常见，护套一般采用非导磁合金钢或者碳纤维等材料。非导磁合金钢护套对高频磁场起到一定的屏蔽作用，并能减小永磁体和转子轭中的高频附加损耗，同时导热性较好，有利于永磁体的散热，缺点是产生涡流损耗；碳纤维厚度薄，但是是热的不良导体，不利于永磁转子散热，对永磁体没有高频磁场屏蔽作用。外加一薄层导电性能良好而不导磁的金属可以起到屏蔽高频磁 场的作用。
磁钢与护套过盈的有限元分析：除旋转状态外，还需要考虑静止状态、高温状态。 临界转速模态的定义: 模态即结构的固有频率，是结构在受到干扰时容易发生振动的频率，结构在固有频率下的变形称为主振动模态，也称为振型。固有频率和振型的计算是一个特征值问题。特征值对应固有频率，特征向量对应振型。临界转速的定义：产生剧烈振动时的转速称为临界转速。轴和轴系在工作时主要产生两类振动：横向振动、扭转振动。 横向振动(质心偏离回转轴线)产生的原因。 扭转振动（受到变化的力矩作用）产生的原因。刚性支撑模态： 转速与临界转速： 轴承对临界转速的影响:陀螺转矩对临界转速的影响：轴系振动模态： 当机组串联运行耦联成一个多跨转子系统，整个机组轴系有其自身的动力特性，与各单转子之间的临界转速既有区别又有联系。单转子平衡，连成轴系后也不能保证轴系中各转子的平衡，其主要原因有：单转子振型及临界转速在连成轴系后发生变化；转子联接时存在偏差；冷、热状态下机组平衡发生变化；耦联转子各自残余不平衡量的相位差引起的不平衡。
转子动力学知识
2转子动力学主要研究那些问题 答：转子动力学是研究所有不旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性,包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。这门学科研究的主要范围包括：转子系统的动力学建模与分析计算方法；转子系统的临界转速、振型不平衡响应；支承转子的各类轴承的动力学特性；转子系统的稳定性分析；转子平衡技术；转子系统的故障机理、动态特性、监测方法和诊断技术；密封动力学；转子系统的非线性振动、分叉与混沌；转子系统的电磁激励与机电耦联振动；转子系统动态响应测试与分析技术；转子系统振动与稳定性控制技术；转子系统的线性与非线性设计技术与方法。 3转子动力学发展过程中的主要转折是什么 答：第一篇有记载的有关转子动力学的文章是1869年Rankine发表的题为“论旋转轴的离心力”一文,这篇文章得出的“转轴只能在一阶临界转速以下稳定运转”的结论使转子的转速一直限制在一阶临界以下。最简单的转子模型是由一根两端刚支的无质量的轴和在其中部的圆盘组成的,这一今天仍在使用的被称作Jeffcott转子的模型最早是由Foppl在1895年提出的,之所以被称作“Jeffcott”转子是由于Jeffcott教授在1919年首先解释了这一模型的转子动力学特性。他指出在超临界运行时,转子会产生自动定心现象，因而可以稳定工作。这一结论使得旋转机械的功率和使用范围大大提高了，许多工作转速超过临界的涡轮机、压缩机和泵等对工业革命起了很大的作用。但是随之而来的一系列事故使人们发现转子在超临界运行达到某一转速时会出现强烈的自激振动并造成失稳。这种不稳定现象首先被Newkirk发现是油膜轴承造成的,仍而确定了稳定性在转子动力学分析中的重要地位。有关油膜轴承稳定性的两篇重要的总结是由Newkirk和Lund写出的,他们两人也是转子动力学研究的里程碑人物。 4石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原理是什么 汽轮机：将蒸汽的热能转换成机械能的涡轮式机械。工作原理：在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。作用与功能：主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活的供热需要。 燃气轮机：是一种以空气及燃气为介质，靠连续燃烧做功的旋转式热力发动机。主要结构由三部分：压气机，燃烧室，透平（动力涡轮）。作用与功能：以
转子动力学知识
转子动力学知识 2转子动力学主要研究那些问题？ 答：转子动力学是研究所有不旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性,包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。这门学科研究的主要范围包括：转子系统的动力学建模与分析计算方法；转子系统的临界转速、振型不平衡响应；支承转子的各类轴承的动力学特性；转子系统的稳定性分析；转子平衡技术；转子系统的故障机理、动态特性、监测方法和诊断技术；密封动力学；转子系统的非线性振动、分叉与混沌；转子系统的电磁激励与机电耦联振动；转子系统动态响应测试与分析技术；转子系统振动与稳定性控制技术；转子系统的线性与非线性设计技术与方法。 3转子动力学发展过程中的主要转折是什么？ 答：第一篇有记载的有关转子动力学的文章是1869年Rankine发表的题为“论旋转轴的离心力”一文,这篇文章得出的“转轴只能在一阶临界转速以下稳定运转”的结论使转子的转速一直限制在一阶临界以下。最简单的转子模型是由一根两端刚支的无质量的轴和在其中部的圆盘组成的,这一今天仍在使用的被称作Jeffcott转子的模型最早是由Foppl在1895年提出的,之所以被称作“Jeffcott”转子是由于Jeffcott教授在1919年首先解释了这一模型的转子动力学特性。他指出在超临界运行时,转子会产生自动定心现象，因而可以稳定工作。这一结论使得旋转机械的功率和使用范围大大提高了，许多工作转速超过临界的涡轮机、压缩机和泵等对工业革命起了很大的作用。但是随之而来的一系列事故使人们发现转子在超临界运行达到某一转速时会出现强烈的自激振动并造成失稳。这种不稳定现象首先被Newkirk发现是油膜轴承造成的,仍而确定了稳定性在转子动力学分析中的重要地位。有关油膜轴承稳定性的两篇重要的总结是由Newkirk和Lund写出的,他们两人也是转子动力学研究的里程碑人物。 4石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原理是什么？ 汽轮机：将蒸汽的热能转换成机械能的涡轮式机械。工作原理：在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中发生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。作用与功能：主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活的供热需要。
三相异步电动机的结构原理(定子、转子)讲解
三相异步电动机的结构原理（定子、转子）讲解 三相异步电动机定子 0.35?0.5毫米厚，表面涂有绝缘漆的环状冲片槽的硅钢片叠压而成，如右图所示。 定子绕组：定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。 U1 Vt W t U1 Vi Ii 定子三栩绕组的接线方法 小型号异步电动机定子绕组通常用高强度漆包线 （铜线或铝线）绕制成各种线圈后，在嵌放在定子铁芯槽内。大中型电动机则用各种规格的铜条经 过绝缘处理后，再嵌放在定子铁芯槽内。为了保证绕组的各导电部分与铁芯之间的可靠绝缘以及绕 组本身之间的可靠绝缘，故在定子绕组制造过程中采取了许多绝缘措施，三相异步电动机定子绕组 的主要绝缘项目有以下三种： 1. 对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心之间的绝缘。 2. 相间绝缘：各相定子绕组之间的绝缘。 3. 匝间绝缘：每相定子绕组各线匝之间的绝缘。 定子三相绕组的槽内嵌放完毕后共有六个出线端引到电动机机座的接线盒内，可按需要将三相绕组 接成星形接法（Y 接）或三角形接法（△接），如右图所示。 机座：它的作用是固定定子铁芯和定子绕组，并以两个端盖支撑转子，同时起保护整台电动机的电 磁部分和散发电动机运行中产生的热量，一般是铁或铝铸造而成。 三相异步电动机转子 Ife 1 i % 1 1 1 1 U1 Vi 11 1 1' * 1 电动机的静止部分称为定子，其组成部分主要包括定子铁芯、定子绕组、机座等部分 定子铁芯：定子铁芯的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。定子铁芯一般由
转子是电动机的旋转部分，包括转子铁芯，转子绕组和转轴等部分 转子铁芯：作为电机磁路的一部分，并放置转子绕组。一般由 图所示。 转子绕组：其作为切割定子磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力使转子转动。根 据构造的不同可分为鼠笼式和绕线式转子两种类型。 1. 鼠笼式转子：它的结构是转子铁芯的槽沟内插入铜条，在铜条两端焊接两个铜环，如下图（ 这样转子绕组好像一个鼠笼型转子。 为了节约铜材和便于制造。 目前绝大部分鼠笼均采用铝代替。 如下 2. 绕线式转子：绕线式转子绕组也和定子绕组一样做成三相对称绕组，经过适当的排列和组合 三个引出线分别接到固定的转轴上的三个铜滑环上， 在各个环上，分别放置着固定不动的电刷， 通过电 刷与滑环的接触，使转子绕组与外加变阻器接通，一边启动电机。如右图所示。 3. 转轴：用以传递转矩及支撑转子的重量。一般都由中碳钢或合金钢制成。除了定子和转子两大部分外， 还有端盖，风扇等其他附件。 （注：范文素材和资料部分来自网络，供参考。只是收取少量整理收集费用，请 预览后才下载，期待你的好评与关注） 0.5毫米厚的硅钢片冲制叠压而成。如右 a ）所示。 绕组式转子 嵌入并固定转子铁芯槽内，最后使三组绕圈接成星形连接, 图（b ）所示。
制造电机定转子铁芯零件的现代冲压技术
电机定转子铁芯零件的现代冲压技术 邓卫国 ( 常州机电职业技术学院江苏常州213022 ) [摘要]：介绍在制造电机定转子铁芯零件方面采用高精度、高效率、高寿命模具的现代冲压技术，配合高速冲床，实现高速自动化作业，提高了冲制铁芯零件的尺寸精度和生产效率，在大批量制造电机定转子铁芯零件方面有着非常现实的意义。 [关键词]：定子铁芯转子铁芯自动叠片带回转和扭斜自动冲压高速精密级进模 Modern Stamping Technology Into The Motor Lamination DengWeiGuo ( Tempel (Changzhou) Precision Metal Products Co., Limited Jiangsu Changzhou 213022 ) Abstract This thesis introduces the modern stamping technology on producing the motor laminations, utilizing the dies with high precision, great efficiency and long life, the high speed presses, which has realized high-speed automatization, increased the precision and efficiency of the motor lamination parts, and the technology plays a practical action during volume-producing the motor lamination parts. Keywords:stator stack lam rotor stack lam auto-lamination indexing and skew auto-pressing high-speed precision progressive die 1．引言 现代冲压技术是集设备、模具、材料和工艺等多种技术于一体的高新技术。高速冲压技术是近20年发展起来的先进成形加工技术。电机定转子铁芯零件的现代冲压技术是用高精度、高效率、长寿命、集各工序于一副模具的多工位级进模在高速冲床上进行自动化冲制，其冲制过程是冲制条料从卷料上出来后，先经过校平机进行校平，再通过自动送料装置进行自动送料，然后条料进入模具，可以连续完成冲裁、成形、精整、切边、铁芯自动叠片、带扭斜叠片落料、带回转叠片落料等工序的冲制，到铁芯零件成品从模具中输送出来，整个冲 图1 高速冲床冲制过程 制过程都是在高速冲床上自动完成的，如图1所示。随着电机制造工艺不断发展，现代冲压技术引用到制造电机铁芯方面的工艺方法，现在越来越多地被制造电机厂家所接受，制造电机铁芯的加工手段也越来越先进。在国外，一般先进制造电机厂家，都采用现代冲压技术来 冲制铁芯零件。在国内，用现代冲压技术来冲制铁芯零件的加工方法正在进一步发展起来， 而且这项高新制造技术日趋成熟，在电机制造行业中，这项制造电机工艺的优势已被许多制造电机厂家所重视。用现代冲压技术来冲制铁芯零件与原来用普通模具及设备冲制铁芯零件
高速电机定子转子项目策划方案
高速电机定子转子项目 策划方案 规划设计/投资方案/产业运营
摘要 我国高速电机的产业化起步较晚，与瑞士、德国、日本等先进水平相比，国内高速电机行业在研发实力、产品性能、业绩口碑等方面还有较大差距，在市场竞争中往往处于弱势地位。对此，近年来，电机制造行业企业间强强联合、兼并重组的势头日趋突出。通过对优势资源的重新整合，实现了企业综合实力的快速提升，同时提高运行效率，进一步强化对市场的服务能力，形成更加强大的综合竞争力。 该高速电机定子转子项目计划总投资10076.84万元，其中：固定资产投资8649.92万元，占项目总投资的85.84%；流动资金1426.92万元，占项目总投资的14.16%。 本期项目达产年营业收入11526.00万元，总成本费用9202.49万元，税金及附加163.45万元，利润总额2323.51万元，利税总额2807.44万元，税后净利润1742.63万元，达产年纳税总额1064.81万元；达产年投资利润率23.06%，投资利税率27.86%，投资回报率17.29%，全部投资回收期7.28年，提供就业职位255个。
高速电机定子转子项目策划方案目录 第一章概述 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标
第二章建设背景 一、项目承办单位背景分析 二、产业政策及发展规划 三、鼓励中小企业发展 四、宏观经济形势分析 五、区域经济发展概况 六、项目必要性分析 第三章产品规划 一、产品规划 二、建设规模 第四章选址科学性分析 一、项目选址原则 二、项目选址 三、建设条件分析 四、用地控制指标 五、用地总体要求 六、节约用地措施 七、总图布置方案 八、运输组成 九、选址综合评价
异步电机定转子槽配合
Page 3.24SPEED’s Electric Machines Poles Stator Slots Rotor Slots (Bars) Unskewed Skewed 21291, 151— 18111, 121, 151, 211, 221141, 182, 191, 221, 26, 281, 302, 31, 33, 34, 35 24151, 1612, 171, 19, 3218, 20, 26, 31, 33, 34, 35 3022, 38182, 20, 21, 23, 24, 37, 39, 40 3626, 28, 44, 4625, 27, 29, 43, 45, 47 4232, 33, 34, 50, 52— 4838, 40, 56, 5837, 39, 41, 55, 57, 59 41291151 18101, 141181, 221 24151, 161, 17, 32216, 18, 202, 30, 33, 34, 35, 36 3626, 44, 46242, 27, 28, 30, 322, 34, 45, 48 42342, 502, 52, 54332, 34, 382, 512, 53 4834, 38, 56, 58, 62, 64362, 382, 392, 40, 442, 57, 59 6050, 52, 68, 70, 7448, 49, 51, 56, 64, 69, 71 7262, 64, 80, 82, 8661, 63, 68, 76, 81, 83 63626, 46, 482281, 33, 47, 49, 50 5444, 64, 66, 6842, 43, 51, 65, 67 7256, 58, 62, 82, 84, 86, 8857, 59, 60, 61, 83, 85, 87, 90 9074, 76, 78, 80, 100, 102, 10475, 77, 79, 101, 103, 105 848342, 36, 44, 62, 6435, 44, 61, 63, 65 7256, 58, 86, 88, 9056, 57, 59, 85, 87, 89 8466, 682, 70, 98, 100, 102, 104682, 692, 712, 972, 992, 1012 9678, 82, 110, 112, 11479, 80, 81, 83, 109, 111, 113 106044, 46, 74, 7657, 69, 77, 78, 79 70, 71, 73, 87, 93, 107, 109 9068, 72, 74, 76, 104, 106, 108, 110, 112, 114 99, 101, 103, 117, 123, 137, 139 12086, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146 127256, 64, 80, 8869, 75, 80, 89, 91, 92 9068, 70, 74, 88, 98, 106, 108, 110712, 732, 86, 87, 93, 94, 1072, 1092 10886, 88, 92, 100, 116, 124, 128, 130, 13284, 89, 91, 104, 105, 111, 112, 125, 127 125, 127, 141, 147, 161, 163 144124, 128, 136, 152, 160, 164, 166, 168, 170, 172 148474, 94, 102, 104, 10675, 77, 79, 89, 91, 93, 103 126106, 108, 116, 136, 144, 146, 148, 150, 107, 117, 119, 121, 131, 133, 135, 145 152, 154, 158 169684, 86, 106, 108, 116, 11890, 102 138, 150 144120, 122, 124, 132, 134, 154, 156, 164, 166, 168, 170, 172 T ABLE 3.3 R ECOMMENDED COMBINATIONS OF STATOR AND ROTOR SLOT NUMBERS 1 used especially for fractional horse power machines.2might cause increased motor vibrations.
02---Samcef Rotor在发动机转子动力特性分析中的应用---周传月
Samcef Rotor在发动机转子动力特性分析中的应用 周月1 ，宗克勤2 传 （1.北京东方极峰科技有限公司，北京100081 ；2.哈尔滨第703研究所，哈尔滨100036） 摘 要：本文首先介绍了依托Samcef Field和Samcef Rotor软件搭建的发动机转子动力特性集成仿真分析系统。其次介绍了转子动力特性分析软件Samcef Rotor的特点、模型及分析功能。最后以四个工程应用实例，着重介绍了Samcef Rotor软件在发动机转子动力特性分析中的应用。 关键词：Samcef Rotor，转子，动力特性，有限元分析 1 引言 随着工业的高速发展，旋转机械转速不断增加，性能不断提高。特别是航空燃气涡轮发动机和舰船用燃气轮机，由于其转速加大，推重比不断提高，因而带来了转子部件的负荷的增加。旋转机械的动力学问题历来就是发动机设计和研究人员关注的问题。发动机是高技术和高可靠性的复杂产品，尤其是高速旋转的转子系统，在其产品开发中有着极其复杂和严格的要求。发动机转子动力学问题是发动机研制和开发的一个重要问题。在转子动力学研究中，计算仿真分析（CAE）具有很重要的地位。无论是讨论转子的动力学特性，分析转子的各种动力学现象，还是进行转子系统的设计，解决旋转机械的有关工程问题等，都离不开计算分析工作。在转子动力学的发展历史中，计算方法与理论研究和工程应用是同步发展的。随着计算机技术和软件技术的飞速发展，计算仿真分析的重要性更为突出。甚至一些无法用理论分析方法解决的复杂问题，也可以使用数值计算的方法得到结果，或通过计算机仿真，揭示某些难以用理论分析方法或实验观察获得的新现象。 在传统的转子动力学分析中，计算分析的主要内容是关于转子弯曲振动的临界转速、不平衡响应和稳定性。有时，还有各种激励下的谐波响应和瞬态响应计算。有些转子系统还需要计算扭转振动的固有频率和响应。随着转子动力学研究工作的深入发展，人们发现轴承、轴承座、支承基础，以及其它有关结构对转子的动力学特性有很大的影响，因而有必要把轴承、轴承座、密封，甚至设备的基础也纳入到转子系统中。SAMTECH公司一直致力于转子动力学数值计算方法的研究，在著名的发动机公司的支持下，开发了大型商业化转子动力学分析软件Samcef Rotor。 SAMTECH公司（https://www.360docs.net/doc/0416488415.html,）是欧洲最大的CAE软件公司之一，是著名的有限元分析软件Samcef的开发商。SAMTECH公司的前身是比利时列日大学（University of Liege）的宇航实验室，该实验室自从1965年就从事开发商业化的有限元分析软件Samcef的开发。Samcef软件的开发者于1986年脱离列日大学而创建了SAMTECH公司。SAMTECH与航空和航天工业（SNECMA, EADS, AIRBUS, …），以及防卫、汽车、能源、造船和机床等工业有密切的合作。 Samcef系列软件是世界上广泛应用的有限元分析软件。Samcef包括通用有限元分析软件，如前后处理软件Samcef Field、线性分析软件Samcef Linear和非线性分析软件Samcef Mecano等，以及很多特定的专业软件，如转子动力分析软件Samcef Rotor，高压电缆静动力学分析软件Samcef HVS等。其中转子动力分析模块Samcef Rotor是目前世界上唯一的单轴或多轴转子动力学特性大型有限元分析软件。图1是依托Samcef Rotor软件和Samcef Field软件搭建的发动机的转子动力特性集成仿真分析系统。此系统是一完整的转子建模和仿真分析环境，包含发动机转子动力特性分析的各个方面。
高速电机定子转子项目规划设计方案
高速电机定子转子项目规划设计方案 投资分析/实施方案
报告说明— 该高速电机定子转子项目计划总投资14225.82万元，其中：固定资产投资11385.21万元，占项目总投资的80.03%；流动资金2840.61万元，占项目总投资的19.97%。 达产年营业收入23185.00万元，总成本费用18360.71万元，税金及附加254.60万元，利润总额4824.29万元，利税总额5744.31万元，税后净利润3618.22万元，达产年纳税总额2126.09万元；达产年投资利润率33.91%，投资利税率40.38%，投资回报率25.43%，全部投资回收期5.43年，提供就业职位506个。 我国高速电机的产业化起步较晚，与瑞士、德国、日本等先进水平相比，国内高速电机行业在研发实力、产品性能、业绩口碑等方面还有较大差距，在市场竞争中往往处于弱势地位。对此，近年来，电机制造行业企业间强强联合、兼并重组的势头日趋突出。通过对优势资源的重新整合，实现了企业综合实力的快速提升，同时提高运行效率，进一步强化对市场的服务能力，形成更加强大的综合竞争力。
第一章基本信息 一、项目概况 （一）项目名称及背景 高速电机定子转子项目 （二）项目选址 某经开区 所选场址应避开自然保护区、风景名胜区、生活饮用水源地和其他特 别需要保护的环境敏感性目标。项目建设区域地理条件较好，基础设施等 配套较为完善，并且具有足够的发展潜力。项目建设区域以城市总体规划 为依据，布局相对独立，便于集中开展科研、生产经营和管理活动，并且 统筹考虑用地与城市发展的关系，与项目建设地的建成区有较方便的联系。对周围环境不应产生污染或对周围环境污染不超过国家有关法律和现行标 准的允许范围，不会引起当地居民的不满，不会造成不良的社会影响。 （三）项目用地规模 项目总用地面积43688.50平方米（折合约65.50亩）。 （四）项目用地控制指标
压缩机转子动力特性及常见振动原因解析
109中国 设备 工程Engineer ing hina C P l ant 中国设备工程 2019.06 （上）压缩机转子与振动情况是影响设备运行性能与效率的重 要关键因素，本文将通过对压缩机转子的结构特点和基本原理分析，对其运动特性进行详细的解析，同时对压缩机上常 见的振动问题及原因进行系统的剖析分解。 1?转子系统特性 转子系统是一种连接轴承与支座组成的旋转部件系统， 是旋转机械中的主要工作部件。转子系统的运动特性是一个 复杂的系统，转子运转常伴有相关系列振动，给设备带来噪 声，甚至严重的元件损坏和转子失稳等害处，极大地影响了 设备的工作效率和使用寿命。见图1。图1?转子简图2?转子动力特性解析2.1 轴承动态运动特性本文以径向轴承为依据，其理想模型状态工作状况为：轴承的中心为一条静态稳定线上浮，在油膜产生的合力作用下达到载荷稳定时，轴颈的中心便达到静态稳定线的某一点和稳定。而当轴承的工作角度因为工作关系工作角度不断地增大，轴承的表面与轴颈之间形成的收敛卷吸作用不断地加大，导致转子不断地被抬起。在常规的工作状态下，转子的工作状态不断受到外界的扰动影响，轴承不仅受油膜的静态油膜托起力，还会因外界的移动和速度等因素扰动产生附加的动态油膜力，所以转子是在静态油膜力与动态油膜力共同作用下工作的非定工作状态。轴承的非定动态方程为公式（1）。（1）式中：r 为轴承轴颈的半径，mm；φ为油膜的厚度，mm；p 为油膜压力值，MPa；u 为油的动力黏度值，Ns/mm 2；ω为转子角速度。2.2 轴承系统的稳定特性轴承的稳定特性，即压缩机处于静态的一种稳定或者动态的一种稳定，静态稳定即转子的外径与长度的比值大于或者等于5时，转子系统此时无论是工作转动速度快还是慢，压缩机转子动力特性及常见振动原因解析 官文超? （沈阳鼓风机集团股份有限公司研究院，辽宁?沈阳?110869） 摘要：压缩机是工业原料生产重要的生产设备之一，其广泛使用在化工、能源、机械等行业。而压缩机的转子动力特性与振动情况将直接影响设备的整体性能和运行效率。本文对压缩机转子动力特性、振动情况等进行了分析研究。 关键词：压缩机；转子；动力特性；振动 中图分类号：U664 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）06（上）-0109-02 系统只须静态稳定。动态稳定是指转子的长度大于半径时，系统转子工作转动速度大于1000时，此时进行动态稳定。当轴承系统处于稳定状态时，就可以避免一系列的设备振动现象。当系统出现非稳定性振动的时候，转子与转轴之间的力学便出现破坏，设备便会出现一些破坏性的振动现象。2.3 转子系统运动平衡特性转子的振动一般对设备是有害的，但是却无法杜绝这一现象，怎样平衡转子系统的运转振动，使其系统达到一个平衡的高性能状态。其实只要将转子的振动设定在一定范围内，达到一定的转动与振动平衡状态，就可消除危害性的振动现 象。所谓的转子振动平衡即是将转子振动频率限制在转速的 1/10，即可达到转子振动平衡状态。而主要的处理手段是将 转子的外径与长度比值降低来达到转子振动平衡状态。 2.4 齿轮传动系统特性 研究表明，齿轮系统的耦合传动振动特性模型与设备的 固定频率、稳定性能与弯曲、扭转振动模型有着很大的区别。 建立相关斜齿传动模型的分析模型，分析得出斜齿传动系统 振动不仅存在扭曲振动、轴向振动、弯曲振动常规的振动， 还存在动态合力产生的扭摆动。齿轮空间存在6个自由度， 整个系统存在12个自由度，轮齿的重合度为整数，整个啮 合过程中呈现出一个周期性的变化，且同时有部分的轮齿出 现变形现象。斜齿系统的啮合开始于轮齿的一端，然后慢慢 扩展到整个齿面，最后从轮齿一端退出啮合的过程，此时的 轮齿整体性刚度有局部变化，但是较直齿刚度阶跃性的变动， 斜齿只是一小部分的微小波动，如图2为斜齿轮与振动稳定 关系图。综上述分析可知，轮齿的刚度影响有轮齿的齿形（齿 高和齿厚等）、轮齿材料、轮齿的重合度、旋转角度、轮齿 啮合误差等因素。 3?转子振动原因及分析 3.1 压缩机转子振动原理 压缩机主要通过转子的高速转动产生离心力使其具备压 缩功能，出现振动的主要机理是转子振动频率与设备自身振 动频率相接近，导致共振现象，继而出现振动现象。如转子 与转轴的契合不严密时，还可能引起其他的振动效应。 3.2 压缩机机组稳定性引起的振动 机组如出现失稳即可出现转子的不平衡振动，引起的主 要原因是压缩机内部的零件契合度不达标，如转子与转轴的 契合度不够造成的机组失稳，以及离心机基座之间的连接紧
关于高速永磁电机综合设计的研究
关于高速永磁电机综合设计的研究 发表时间：2019-11-20T13:50:51.017Z 来源：《城镇建设》2019年2卷16期作者：王潇 [导读] 与传统电机相比，高速永磁电机无需借助复杂的、维护困难的变速装置。 摘要：与传统电机相比，高速永磁电机无需借助复杂的、维护困难的变速装置，可直接与高速负载或原动机相连，具有功率密度高、体积小、效率高、可靠性高、运行成本低的优点，因此在高速机床、鼓风机、压缩机、透平式膨胀机、微型燃气轮机等领域具有广阔的应用前景，得到了广泛关注。本文主要探究了高速永磁电机设计要点以及注意问题，希望能为优化和改善高速永磁电机的综合设计提供参考意见。 关键词：高速永磁电机；设计要点；注意问题 引言：随着科学技术的发展，高速永磁电机在工业上的应用得到了一定程度的重视。相较于普通电机，高速永磁电机的设计虽然仍需遵循基本的电磁原理，但是由于其具有体积小和转速高等多方面的特点，所以就需要解决高转速为其带来的一系列问题。而就目前而言，高速永磁电机的设计要点是电机转子和定子的设计，而在设计中必须对电机损耗、转子强度和温升计算等问题进行关注。 一、高速永磁电机的设计要点 当前高速永磁电机设计主要包括电机转子设计和电机定子设计两方面的内容，具体如下： 1、电机转子设计 在高速永磁电机运行的过程中，转子会进行高速的旋转。所以，伴随着电机的运转，因旋转产生强大的离心力需要转子具有更高的强度，而因摩擦产生的高温也容易对转子转轴和轴承的结构进行破坏。所以，想要保证电机的稳定运行，就需要使转子在具有一定的强度的同时，具有低损耗和耐高温的特性。而想要达成这些目的，就需要从转子的材料和结构的设计上来进行考量。一方面，在材料设计上，现在通常使用的都是具有较高矫顽力的铁氧体或者稀土永磁材料。而之所以选择这种材料，首先是因为材料本身具有较小的温度系数，可以在高温时维持转子的稳定的转矩特性。其次，该种材料还能适应较高的温度下的较小的材料尺寸的变化，从而可以用于温度较高的场合而能够保持机械结构的可靠性。再者，该种材料具有较强的抗压性和抗挠强度，可以承受因高速运转产生的较高一定的离心力。但是值得注意的是，该种材料的抗拉强度非常低，因此需要采用一定的结构设计进行材料的保护。在结构设计上，如今最常使用的是表贴式结构和两级圆柱永磁结构，对转子磁体材料形成一个相对稳固的抗压壳体。 2、电机定子设计 与高速永磁电机转子有所差别，定子属于高速永磁电机的散热通道。因而，当前高速永磁电机大多数的损耗均是由于定子所产生的，而且转子所产生的损耗跟定子的结构以及所使用的材料有着紧密的联系。因而，如何设计高速电机定子的结构以及所使用的材料，是当前高速永磁电机设计研究的关键工作内容。一方面，在设计高速永磁电机定子结构时，当前主要使用的是环形绕组的结构。此种定子结构，首先要求绕组位于电机的轭部，以最大化地减少转子正常工作所需的长度，以提升转子的刚度。其次，由于此种定子结构内外槽相对较多，可以考虑利用为散热通道，以达到散热的作用。应关注的是，由于电子在高速使用中，此种结构所构造的齿槽极易增加转子的损耗。因而，为了减少该损耗，可以考虑增加气隙长度以更好地完成散热操作。此外，在当前所采取的定子结构设计中，厚度不超过0.2MM 的无取向硅钢片是目前使用范围最为广泛的。随着科技的持续进步，软磁复合材料受到的关注力也慢慢增加，应用范围越来越广。 二、高速永磁电机设计中的注意问题 1、电机损耗问题的分析 对电机损耗的分析技术，是目前高速永磁电机分析技术中较为热门的话题。这是因为在高速永磁电机的运行过程中，电机定子势必会产生一定的铁耗或者铜耗，因此，目前许多学者都加强了对定子铁耗与定子铜耗分析技术的研究。在定子铁耗的分析上，主要采取比损耗法，也就说按照特定频率和磁场下的定子铁耗进行高速永磁电机运行过程中定子铁耗的计算，并且结合一定的经验系数，对所得计算结果进行修正。而在定子铜耗的分析上，则主要采取解析模型效应方法进行定子铜耗计算。此外，在高速永磁电机损耗分析中，对电机转子涡流损耗的分析也是重中之重，往往采用解析法与有限元法，通过这两种方法对电机转子涡流损耗进行分析。 2、电机转子强度问题的分析 在高速永磁电机的实际运行过程中，由于电机转子会受到来自离心力的巨大破坏。因此，为了进一步确保电机转子的安全稳定运行，就必须在电机转子设计的过程中，做好对电机转子强度的分析工作。通常情况下，我们在分析结构简单的电机转子强度时，往往可以将其转子内部的应力以及永磁体内部的应力进行准确的分析，得出计算结果。在分析结构复杂的电机转子强度时，则需要先对计算结果进行简化解析，并利用FEM 法对电机各项材料的性质分别进行分析。而在分析实际运转中的电机转子强度时，则应该做好对转子二维轴向截面的分析工作，从而实现较小规模的电机转子强度分析。与此同时，为了确保在高速永磁电机运行过程中，电机转子能够保持良好的工作性能，还要对电机转子的临界转速、稳定性、不平衡相应等动力学内容展开详细的分析。 3、电机温度问题的分析 高速永磁电机正常工作的过程中会产生很多热量，从而导致电机内部的温度迅速上升。而电机中存在着大量的永磁体，它们会因为受到温度的影响而失去磁性，这就会产生非常严重的后果。所以，此类问题是科研人员目前最关心的电机安全的问题。因为电机工作一定会旋转，而旋转就会产生热量，从而使温度发生变化。因此如何计算温度成为了科研人员需要进行解决的关键问题。现如今对电机温度计算的最有效的方法主要分为三种：第一种方法是LPIN法。这种计算方法的主要手段是把电机工作过程中每个部位的损失消耗都当成热能的来源放在相关的节点上，并且把这些热能的来源看成是电流，热阻看成是电阻，温度看成是电压，这样通过相关的公式和已知条件就可以计算出电机在工作过程中的温度变化差值。第二种方法是FEM法。这种方法是通过二维或三维空间进行温度计算。它通过切割高速永磁电机的实体模型，建立二维或三维空间，以此来计算出电机在工作过程中温度变化的差值。第三种方法是CFD法。这种计算方法不要求计算人员具有相关的工作经验，只要通过流固耦合和共轭传热这两种建立模型的技术就可以精确的计算出电机在工作过程中温度变化的差值。这是目前我国最先进、最准确的温度计算方法。 三、结束语 综上所述，高速永磁电机最重要的设计部分就是电机定子和转子的材质设计和结构设计，因此，如果想要设计出更好的高速永磁电机，就必须把重点放在对电机定子和转子的设计上，从而设计出具有良好性能的电机。到目前为止，电机的设计技术仍然存在很多的问
从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗
第41卷第9期2007年9月 浙 江 大 学 学 报(工学版) Journal of Zhejiang University (Engineering Science ) Vol.41No.9 Sep.2007 收稿日期:20060317. 浙江大学学报(工学版)网址:https://www.360docs.net/doc/0416488415.html,/eng 基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(Y104442);教育部留学回国人员科研启动基金资助项目. 作者简介:周凤争(1981-),男,天津人,博士生,主要从事超高速永磁无刷直流电机的研究.E 2mail :zhoufengzheng @hot https://www.360docs.net/doc/0416488415.html, 通讯联系人:沈建新,男,教授,博导.E 2mail :j_x_shen @hot https://www.360docs.net/doc/0416488415.html, 从电机设计的角度减少高速永磁电机转子损耗 周凤争,沈建新,林瑞光 (浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027) 摘 要:高速永磁无刷直流电机的转子涡流损耗主要是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口造成的气隙磁导变化引起的.转子涡流损耗使电机的效率下降并能引起转子永磁体的退磁.从电机设计的角度,采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子损耗的影响.利用傅里叶变换,得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空间谐波分量,然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算高速电机转子损耗,并对解析计算结果通过有限元仿真加以验证.结果表明,3槽集中绕组结构中含有2次、4次等偶次空间谐波分量,该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗.定子结构对高速电机转子涡流损耗影响很大,合理地设计定子结构能够减小转子涡流损耗.关键词:永磁无刷直流电机;高速电机;转子损耗;定子结构;槽开口;气隙长度 中图分类号:TM351 文献标识码:A 文章编号:1008973X (2007)09158705 R eduction of rotor loss in high 2speed perm anent m agnet motors by design method ZHOU Feng 2zheng ,SH EN Jian 2xin ,L IN Rui 2guang (College of Elect rical Engineering ,Zhej iang Universit y ,H angz hou 310027,China ) Abstract :The rotor eddy current loss in high 2speed permanent magnet brushless direct current motors is mainly caused by the space harmonics and time harmonics of armature current and the airgap permeance variation due to slot 2openings.Rotor loss reduces the power efficiency and demagnetizes the magnets.From motor design aspect ,the influences of various stator structures ,slot opening width and airgap length on the rotor loss were studied through both analytical calculation and finite element simulation.The space harmonics of armature magnetic motive force were calculated by current 2sheet method and Fourier analysis.Then the rotor loss was derived based on an improved model with the skin depth and the eddy current reaction field taken into account.The results show that 2poles 23slots nonoverlapping motor exhibits high even 2order space harmonics of stator magnetic motive force ,and consequently causes much rotor loss.Different stator structures have an impact on the rotor eddy current loss and the rotor loss can be reduced by proper motor design. K ey w ords :permanent magnet brushless direct current motor ;high 2speed motor ;rotor lo ss ;stator st ruc 2t ure ;slot opening ;airgap lengt h 近年来,由于高速永磁无刷直流电机具有高功率密度、高效以及良好的可控性等优点而越来越得到工业界的青睐.但是高速电机的发展仍然受到一些技术问题的限制,例如,转子损耗在中、低速无刷 直流电机中往往是可以忽略的,但是在高速无刷电机中比较严重,能够引起转子永磁体的不可恢复性退磁.转子损耗主要是由风摩损耗和涡流损耗2部分构成的,减小风摩损耗可以通过增大气隙、降低定
转子动力学
转子动力学 什么是杰斐逊转子，它的意义是什么? 答:转子可以看作是一个安装在失重弹性轴上的圆盘，轴的两端由完全刚性的轴承和轴承座支撑。基于该模型的分析计算得到的概念和结论是转子动力学的基础。它可以准确地用于简单的旋转机械中，定性地解释复杂的问题。 意义:通过对Jeffcott转子的研究，发现当转子超过临界转速时，转子会自动对准，从而能够稳定工作。这一结论大大提高了旋转机械的功率和应用范围。Jeffcott解释了Jeffcott转子的动态特性，指出在超临界工况下转子会自动对准。发现超临界运行过程中会出现自激振动和不稳定，并确定其重要性。 转子动力学主要研究那些问题？ 答：转子动力学是研究所有不旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性,包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。这门学科研究的主要范围包括：转子系统的动力学建模与分析计算方法；转子系统的临界转速、振型不平衡响应；支承转子的各类轴承的动力学特性；转子系统的稳定性分析；转子平衡技术；转子系统的故障机理、动态特性、监测方法和诊断技术；密封动力学；转子系统的非线性振动、分叉与混沌；转子系统的电磁激励与机电耦联振动；转子系统动态响应测试与分析技术；转子系统振动与稳定性控制技术；转子系统的线性与非线性设计技术与方法。
3转子动力学发展过程中的主要转折是什么？ 答：第一篇有记载的有关转子动力学的文章是1869年Rankine发表的题为“论旋转轴的离心力”一文,这篇文章得出的“转轴只能在一阶临界转速以下稳定运转”的结论使转子的转速一直限制在一阶临界以下。最简单的转子模型是由一根两端刚支的无质量的轴和在其中部的圆盘组成的,这一今天仍在使用的被称作Jeffcott转子的模型最早是由Foppl在1895年提出的,之所以被称作“Jeffcott”转子是由于Jeffcott教授在1919年首先解释了这一模型的转子动力学特性。他指出在超临界运行时,转子会产生自动定心现象，因而可以稳定工作。这一结论使得旋转机械的功率和使用范围大大提高了，许多工作转速超过临界的涡轮机、压缩机和泵等对工业革命起了很大的作用。但是随之而来的一系列事故使人们发现转子在超临界运行达到某一转速时会出现强烈的自激振动并造成失稳。这种不稳定现象首先被Newkirk发现是油膜轴承造成的,仍而确定了稳定性在转子动力学分析中的重要地位。有关油膜轴承稳定性的两篇重要的总结是由Newkirk和Lund写出的,他们两人也是转子动力学研究的里程碑人物。 4石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原理是什么？ 答：汽轮机，燃气轮机，压缩机，离心机，电动机 汽轮机：将蒸汽的热能转换成机械能的涡轮式机械。工作原理：在汽