高速开关磁阻电机振动研究与测试

论文摘要

开关磁阻电机具有结构简单坚固、控制方法灵活、容错性能好、起动转矩大等特点,在应用于高速场合具有独特的优势。但是,随着开关磁阻电机转速的升高,由于电磁力、轴承以及转子轴系固有偏心存在等因素的影响,高速运行时电机的振动将有别于普通转速运行时的振动。然而,目前国内外对开关磁阻电机的高速运行大多从控制方面进行研究,在高速情况下开关磁阻电机的转子、定子振动问题的研究却很少涉及。因此,本文以高速开关磁阻电机转子、定子振动为研究对象,进行了一系列理论研究和测试实践。本文首先对高速开关磁阻样机的转子进行了动力学建模,并将转子旋转时所受的不平衡电磁力简化加入动力学模型;然后采用机电类比以及ANSYS仿真计算了样机的定子固有振型和固有频率;在测试方案上,选取了虚拟仪器技术与小波阈值去噪技术相结合的方法构建开关磁阻电机振动测试平台。该平台可以实现对开关磁阻电机转子运行轨迹的实时监测、转子振动测试、定子振动测试、相电流、转速等多项参数测试分析,为进一步开展高速开关磁阻电机转子动力学、定子振动等研究提供了全新的手段和方法。并在此测试平台上,对开关磁阻电机进行了转子振动、定子振动等相关测试实验,同时也对所建测试平台的可行性进行了检验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外高速开关磁阻电机振动研究与测试研究情况
• 1.3 本文研究的课题背景和主要内容
• 第二章 高速开关磁阻电机转子振动分析
• 2.1 转子动力学建模
• 2.1.1 转子模型及参数
• 2.1.2 不平衡电磁力的求解
• 2.2 仿真及结果分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 高速开关磁阻电机定子振动分析
• 3.1 开关磁阻电机定子振动特性的机电类比分析
• 3.2 开关磁阻电机定子ANSYS 模态分析
• 3.2.1 ANSYS 在开关磁阻电机机械结构分析中的应用
• 3.2.2 自由状态二维开关磁阻电机定子模态分析
• 3.2.3 自由状态三维开关磁阻电机定子模态分析
• 3.3 结果分析
• 3.4 无冷却水道的定子二维模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于小波理论的信号降噪研究
• 4.1 工程上常用的去噪方法
• 4.2 小波降噪法
• 4.2.1 小波变换的概念与性质
• 4.2.2 多分辨率分析与小波去噪
• 4.2.3 小波去噪分析
• 4.2.4 小波阈值去噪的参数
• 4.3 开关磁阻电机振动信号降噪分析
• 4.3.1 小波阈值去噪参数的选取
• 4.3.2 降噪效果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于虚拟仪器的开关磁阻电机测试平台研制
• 5.1 虚拟仪器介绍
• 5.2 测试实验平台方案选择及采集设置
• 5.2.1 测试方案
• 5.2.2 硬件选择
• 5.2.3 数据采集设置
• 5.3 小波阈值去噪的实现
• 5.3.1 LabVIEW 与MATLAB 接口分析
• 5.3.2 滤波去噪程序设计
• 5.4 快速傅利叶功谱分析
• 5.5 转速、相电流测量
• 5.6 数据记录
• 5.7 前面板界面
• 5.8 本章小结
• 第六章 开关磁阻电机振动测试实验研究与分析
• 6.1 转子测试实验
• 6.1.1 转子端部轨迹分析
• 6.1.2 转子端部振动谱分析
• 6.2 定子测试实验
• 6.3 电动车用开关磁阻电机转、定子测试实验
• 6.4 本章小结
• 第七章 全文总结
• 7.1 全文总结
• 7.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间获得的荣誉及发表的学术论文