RADIAL VIBRATIONS OF AXISYMMETRICALLY LOADED STEPPED PRESSURE VESSELS

Differential equations of free/forced radial vibrations of axisymmetrically loaded stepped pressure vessels are established by using singular functions. Furthermore, their general solutions are solved, the expression of vibration mode function and frequency equations on usual supports are derived with W operator and the forced response of such vessels are calculated.

Further Investigation for Nonlinear Free Vibration of Elastic Circular Plate with Large Amplitude

The nonlinear free vibrations of the elastic circular thin plate with large amplitude taking radial force of inertia into account are investigated by using method similar to modified iterative method.The algorithm and formulas finding its approximate analytical solution are provided,and the solution behaviors are also discussed through the calculating example.

横向磁通永磁直线电机电磁振动特性分析

横向磁通永磁直线电机的电负荷与磁负荷相互解耦,且各相之间相互解耦,易于实现模块化和多相化,因此在石油开采领域有着良好的应用前景。首先,该文基于磁场调制原理,对横向磁通永磁直线电机的径向电磁力波进行了推导计算,得出对径向电磁力波影响最大的因素为轴向气隙磁通密度分量与径向气隙磁通密度分量,在此基础上对径向电磁力波的时空特性与频谱特性进行仿真计算,得出电枢磁通密度对电机径向电磁力波的频谱特性的影响;然后,考虑到电机实际运行中可能出现的次级偏心问题,揭示偏心度的大小对径向电磁力波幅值的影响,并对比不同偏心度下的电机径向磁拉力与轴向磁拉力,定量分析偏心度对不平衡磁拉力的影响;最后,为避免共振,利用有限元软件对电机的初级进行了模态分析与谐响应分析,结果表明低速状态下横向磁通永磁直线电机的额定运行频率较低,不会引起初级的共振,适合用作往复式潜油电泵的驱动电机。

齿调制作用下转子开槽对永磁电机电磁振动影响

为了研究齿调制作用下转子表面开槽对永磁同步电机电磁振动的影响,以小功率分数槽集中绕组(FSCW)内置永磁同步电机(IPMSM)为研究对象,通过麦克斯韦应力张量法推导径向电磁力波的频率及空间阶数特征。分析齿调制作用在FSCW-IPMSM中将空间高阶电磁力波调制为低阶电磁力波的过程,并给出转子表面开槽在齿调制作用影响下与电磁振动间的联系。研究表明,转子表面开槽结构的改变会使各次谐波磁场发生变化,进而改变以极数阶电磁力波为代表的高阶电磁力波的幅值。在齿调制作用下,这些高阶电磁力波会被调制为幅值较高的低阶电磁力波,并引起不同幅度的低阶振动。然后建立C型、V型两种不同转子表面开槽结构的10极12槽FSCW-IPMSM电磁及结构有限元分析模型并进行仿真分析。结果表明,极数阶即10阶电磁力波会被调制为2阶并引起2阶振动,且两种不同开槽结构间的电磁振动存在着高达22.1%的差异。最后,在一台10极12槽样机上进行振动实验,验证理论与仿真分析结果。

基于定子辅助槽永磁电机电磁激振力削弱研究

电磁振动噪声是电机噪声的主要来源,直接影响电机的NVH性能,而径向电磁力是产生电磁振动噪声的主要原因。针对9槽6极电机低阶径向电磁力产生振动噪声大的问题,首先基于Maxwell应力方程推导分析径向电磁力的表达式,指出定子电枢槽开口改变了空载径向电磁力最低非零阶数的现象;提出在定子齿顶开辅助槽的方法,对比研究了不同开槽数和开槽尺寸对气隙磁导的影响;通过定子齿开辅助槽改变气隙磁导分量,研究了不同开槽方式对低阶径向电磁力和齿槽转矩的影响,基于此确定合理的开槽方案并通过多目标算法获取电机最佳开槽参数。结果表明,对于分数槽永磁电机,定子齿开辅助槽能够有效降低电机空载低阶电磁激振力。

定子槽结构的永磁同步电机振动噪声优化

为改善永磁同步电机一阶齿谐波引起的振动噪声,基于ANSYS Workbench多物理场耦合平台,对电机电磁噪声进行联合仿真,优化电机振动噪声.分析一阶齿谐波引起的振动噪声所在的空间与时间阶次,通过对定子结构优化的方式降低电机的振动噪声.分析定子槽的各种参数对电机气隙磁通密度的影响,并通过回归分析的方式得到其对电机气隙磁密的回归模型,利用优化算法找到最适合定子槽参数.经仿真分析表明优化后的电机气隙磁密得到明显改善,0空间阶次由12倍电磁频率引起的48时间阶次的电磁噪声得到显著降低,证明优化方案的可靠性.

内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构对电机性能的影响分析

为了研究不同转子拓扑结构对8极48槽内置式永磁同步电机(IPMSM)的电磁性能和噪声性能的影响,分别建立了单层无隔磁桥、单层有隔磁桥、双层无隔磁桥以及双层有隔磁桥转子拓扑结构的内置式永磁同步电机的有限元模型。除转子拓扑结构以外,四种电机的定子拓扑结构、永磁体使用量等其它条件完全相同。首先,对电机电磁性能和噪声性能进行相关的理论分析。其次,建立四种电机的有限元模型,对四种电机的凸极率、输出转矩、转矩脉动以及空载反电势谐波畸变率等电磁性能进行比较分析,并对四种电机进行模态分析。最后,比较了四种电机的振动响应和噪声特性。结果表明,双层有隔磁桥转子结构的内置式永磁同步电机电磁性能最好,并且其噪声削弱效果也最好。

汽车转向电动机振动模态的影响因素分析

转向电动机振动与噪声的大小影响了驾驶者操作舒适性和安全性。为了研究影响汽车转向电动机振动模态的因素,在ANSYS Workbench软件上建立了精确的电动机各个部位的三维模型,在ANSYS Maxwell软件上进行了电动机定子铁心的径向电磁力仿真,使用宁波工程学院提供的试验设备在半消声室中进行了声学试验,通过模态仿真找出定子齿槽尺寸和材料参数对电动机径向模态的影响规律。

随机激励下电动汽车轮毂电机耦合振动特性分析

轮毂电机驱动电动汽车受电磁力与路面随机激励双重作用,其振动具有耦合特性。文中将含有径向电磁力的轮毂电机作为自振系统考虑,建立电动汽车的1/4振动模型。结合电机工作特性并考虑随机路面激励,采用PSD分析方法对不同运行工况下悬架弹簧动挠度、簧载质量加速度等动态响应进行理论分析和仿真计算。结果表明:在内外激励叠加作用下所产生的动态响应也将成倍增加,且在1和8 Hz附近最容易出现共振现象。

内置式永磁同步电机振动噪声抑制方法

针对内置式V形永磁同步电机提出通过转子斜极和定子齿开辅助槽抑制电机振动噪声的方法。通过电磁场有限元仿真法计算额定功率11 kW、额定转速8200 r/min永磁同步电机径向电磁力的时间频率谐波和空间阶次谐波。通过有限元仿真方法和样机实验分别对电机的振动噪声进行计算,并将两者的声压级进行了对比,发现误差在合理的范围内。通过转子永磁体V形斜极和定子齿开辅助槽的方法抑制电机的振动噪声,可降低电机的A计权声压级。

基于“FEM+单位力波响应”混合模型的IPMSM振动源快速识别方法

为了解决电机振动噪声多、物理域耦合计算耗时长等问题,提出了基于“FEM+单位力波响应”混合模型的内置式永磁同步电机(IPMSM)振动源快速识别方法。首先,利用单位力波响应计算电机定子结构关键力波宽频带频响函数特性;然后,通过双闭环矢量控制和电磁有限元控制系统-电磁场联合仿真模型,计算得到电磁力二维傅里叶分解结果,将其作为模态参与因子获得电机振动加速度频谱特性;最后,实验验证了“FEM+单位力波响应”混合模型的准确性。实验结果表明,对于12槽8极IPMSM,恒转矩调速时的振动主要是在4阶和8阶固有频率处,是由4阶力波的14f和8阶力波的fc-3f(其中,f为电机的基频,fc为逆变器的开关频率)分量引起。

电流时间谐波对永磁同步电机电磁振动的影响

为了揭示电流时间谐波对电机电磁振动和噪声的影响,结合Maxwell应力方程解析计算了变频器供电时永磁同步电机的径向电磁力,并解析计算了径向电磁力的阶次和频率变化规律。指出变频器的供电使电机在低频和中高频频段产生的电磁振动和噪声均有不同程度的加剧。以一台48槽8极永磁同步电机为例,分别建立了变频器供电和正弦波供电情况下电机电磁有限元模型和结构有限元模型。通过ANSYS多物理场联合仿真对比了2种供电方式下电机的振动响应和噪声变化,验证了解析分析的正确性。最后通过实验验证了仿真的可靠性。

球磨机振动仿真及分析

球磨机作为石油化工企业的关键耗能设备,在国民经济中占据核心地位。其采用的永磁直驱系统显著提升了运行效率,并在节能方面取得显著成效。然而,转子与辊筒的一体设计使得偏心等机械问题复杂且突出,同时定转子间缺乏支撑结构,气隙均匀度难以保证,导致转子偏心风险增加,加剧球磨机振动。聚焦于球磨机永磁同步电机的电磁力研究,通过计算径向气隙磁密和电磁力密度,并仿真不同偏心状态下的振动加速度,探究了抑制偏心和减振的方法。本研究旨在为球磨机的稳定运行提供理论和技术支持,以期降低能耗、提升效率,并减少机械故障。

永磁同步电机常用齿槽配合的电磁振动

由于转子永磁体和定子铁心之间存在极强的电磁吸力,当转子旋转时会引起电机定子的机械振动。对不同齿槽配合的永磁同步电机电磁振动问题进行了分析比较和实验研究,包括9/6、18/6、12/8、24/8、12/10、15/10六种不同的齿槽配合。文中首先分析了永磁电机内部的电磁力分布,通过二维电磁场的分析计算,可以得到在不同转子位置时电机内部的电磁力分布。通过把电磁力耦合到电机的瞬态结构有限元模型中,可以计算得到永磁同步电机的振动频谱,并得到了实验验证。该方法已被用来研究和比较不同齿槽配合的永磁同步电机的电磁振动特性。

基于转子齿两侧开槽的开关磁阻电机振动抑制方法研究

振动的抑制是近年来开关磁阻电机研究的热门领域。该文提出一种在转子齿两侧开槽的方法,通过改变转子齿形来改变转子表面气隙磁密的方向,可以减小气隙中的径向磁密,同时增大切向磁密,达到抑制电磁振动的目的。利用二维瞬态有限元法,验证了转子齿两侧开槽对径向力波的削弱和转矩脉动的抑制效果,研究了开槽尺寸变化对仿真结果的影响规律,并对5.5k W、1000r/min、12/8极开关磁阻电机的开槽参数进行了优化,进行了样机的试制和试验。试验结果表明:该方法对开关磁阻电机的电磁振动有较好的抑制效果,但对电机的运行效率有一定影响。

切向电磁力对电动车动力总成振动噪声的影响分析

为了研究电动车的高频电磁噪声问题,以电动车动力总成为研究对象,综合考虑电机电磁径向电磁力波和切向电磁力波,建立了动力总成有限元分析模型,采用一种弱磁-固耦合的方法对动力总成的电磁振动噪声特性进行分析,研究切向电磁力对系统振动噪声特性的影响。在半消声室中,对动力总成进行振动加速度及辐射噪声测试,以验证仿真分析方法的准确性。研究结果表明,电机与减速器集成后,切向电磁力对电机振动噪声影响不大,但对减速器产生了不可忽略的影响,在2 000 Hz和2 400 Hz处,切向电磁力在减速器表面产生了明显的振动,并且对减速器表面2 000 Hz^2 400 Hz范围内的声场贡献较大。研究结果对电机的电磁参数和结构进行改进和优化设计,为降低电机的电磁振动提供理论依据和试验支持。

永磁同步推进电机电磁振动分析

依据Maxwell应力方程推导了永磁同步电机径向电磁力的解析表达式,分析归纳了电机内各阶次、各频率径向电磁力的来源。以一台45槽10极永磁同步推进电机为例,分别建立了电机电磁有限元模型和结构有限元模型,并进行了模态分析;将电磁有限元模型中得到的径向电磁力耦合到结构有限元模型中,对电机进行了电磁振动谐响应分析;最后将样机实测加速度频谱与有限元仿真结果进行对比,验证了径向电磁力解析式及电磁振动有限元仿真结果的正确性。

小型无刷直流电动机振动与噪声的研究

该文首先综述了无刷直流电动机的优点,比较了少槽小型无刷直流电动机的特点。给出了电动机相电势矢量图及绕组构成,分析了电动机径向不平衡电磁力产生的原因。然后对9槽无刷直流电动机电磁转矩进行了计算,比较了不同极数下电动机的转矩特性。利用磁场解析定量研究了具体电动机在矩形波驱动电流换相时的径向不平衡电磁力,比较了在产生相同电磁转矩情况下电机径向不平衡电磁力的相对大小关系,分析了对电动机振动及噪声的影响。最后利用超小型加速度传感器对样机径向振动进行了测试,在无音实验室对样机的噪声进行了测试。实验证明了计算分析结论的正确性,为小型无刷直流电动机的设计提供了参考。

叶片几何参数对管道泵径向力及振动的影响

为了解决一台比转数为221的管道泵振动问题,在保证能量特性具有较好一致性的前提下,通过优化叶片几何参数Z,β2,β1减小振动烈度.采用CFX数值计算软件分别对不同工况下优化前后的管道泵内部全流场进行非定常数值模拟,研究叶片几何参数Z,β2,β1对管道泵压力脉动、径向力及振动的影响.计算结果表明:叶轮A的压力脉动、径向力及径向力脉动强度均大于叶轮B,叶频及其谐波是压力脉动的主要激励频率.同时,为了进一步研究由叶片几何参数的改变引起的压力脉动及径向力的变化对振动的影响,通过振动试验测量了带有叶轮A,B的管道泵振动速度.结果表明:在不同工况下,叶轮A的振动强度大于叶轮B,叶频及其谐波是管道泵振动的主要激励频率.对比数值计算结果和试验结果可以看出,压力脉动较大、径向力及径向力脉动较为剧烈的叶轮A,其振动强度也较强;优化后的管道泵在0.4Qd到1.3Qd工作范围内,振动速度小于1.8 mm/s,满足振动标准.

永磁同步电动机径向电磁力的分析

简要推导和分析了径向电磁力的产生原理。利用有限元分析软件计算了8极24槽、36槽、48槽三台水磁同步电动机的空载磁场和额定负载磁场的谐波含量并进行了径向力波分析。该方法可以有效分析永磁同步电动机的径向电磁力,同时分析了不同极弧系数和磁钢偏心距对磁场正弦畸变率的影响。分析和计算结果表明:相比分数槽电机,采用整数槽可以有效减小电机的径向电磁力,为降低永磁同步电动机振动与噪声提供了理论依据。