基于ICEEMDAN多尺度熵与NGO-HKELM的转子故障诊断

针对电机转子故障信号非平稳、敏感的故障特征不能有效提取,传统分类器参数智能优化算法存在优化速度慢、调整参数多、易陷入局部最优等问题提出基于ICEEMDAN-MSE-KPCA与NGO-HKELM优化的转子故障诊断方法。首先,采用改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(improved complete empirical mode decomposition with adaptive noise,ICEEMDAN)方法对转子振动信号进行分解和重构;计算重构信号的多尺度样本熵(multiscale sample entropy,MSE),形成特征向量,通过核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)方法对高维的特征向量进行降维;最后,将降维后的特征向量输入北方苍鹰算法(northern goshawk optimization,NGO)优化的混合核极限学习机(hybrid extreme learning machine,HKELM)进行转子故障分类。研究结果表明,基于ICEEMDAN-MSE-KPCA与NGO-HKELM优化的转子故障诊断模型,平均识别准确率可达97.7273%,平均寻优时间为1.0681 s,收敛速度快、准确率高以及分类效果好。

涡轴-涡扇变循环发动机方案及性能匹配设计研究

针对旋转机翼式垂直起降高速巡航飞行器,提出了一种新概念结构形式的涡轴-涡扇变循环(TSFVCE)发动机,能够分别在涡轴和涡扇两种模态工作。首先对涡轴-涡扇变循环发动机的结构及工作模式进行了介绍,并建立基于变比热的部件级性能仿真模型;然后通过循环分析,确定发动机第二涵道比为3,Flade外涵风扇压比为1.98,第一涵道比为0.11,完成发动机设计点性能方案设计;最后分析了核心机驱动风扇(CDFS)可调机构对发动机性能影响机理,得出CDFS放气阀对发动机涡扇模态下的推力与涡轴模态下的功率影响较大,对涡扇模态的推力影响最大为61.5%,对涡轴模态的功率影响最大为33.3%,可利用此特性实现发动机在涡扇和涡轴模态下推力和功率输出的匹配。

实心转子铁心式永磁游标电机涡流损耗抑制研究

针对实心转子铁心式永磁游标电机在运行过程中,转子铁心产生的涡流损耗远大于常规永磁电机的问题,对实心钢转子铁心中的涡流损耗产生机理进行了研究,并提出一种能够有效减小其涡流损耗的转子结构。首先,从永磁游标电机(VPM)的磁场特性和涡流损耗产生机理出发,对比了采用实心钢转子铁心的传统永磁电机和VPM电机,得出VPM电机具有更大的转子涡流损耗,并分析了其产生原因;随后,提出一种转子开槽的新型VPM电机结构,该结构可以在保证电机转矩基本不变的情况下,大幅减小转子涡流损耗;最后,通过三维有限元计算,验证了所提结构的有效性。结果表明:实心转子铁心式VPM电机的转子铁心涡流损耗是传统永磁电机的26.85倍;采用文中所提的电机结构,可以在输出转矩下降不到5%的情况下,转子涡流损耗减小达到67.2%。研究结果可为VPM电机的工业应用和推广提供参考。

基于Maxwell软件的车用永磁有刷直流电机效率优化

永磁有刷直流电机被广泛应用于汽车领域,“碳汇计划”要求汽车能源消耗进一步降低,因此电机效率优化问题也日益突出。文中以车载冷却风扇用的永磁有刷直流电动机为研究对象,针对电机效率低下问题,采用Maxwell有限元分析软件,通过仿真参数化分析转子叠片长度、叠片槽形、绕组线径、绕组节距以及绕线匝数对电机性能的影响,结合仿真结果以及实际生产情况,确定可行的电机效率优化方案。依据优化方案制作样件进行实测,测试数据显示电机效率提升约4.8%,电机效率优化效果明显。

集成压缩机用双定子磁通切换电机的设计及优化

针对轴流压缩机系统体积大、冷却难的问题,基于6/4双定子磁通切换永磁电机,提出一种新型集成压缩机用磁通切换永磁电机(FSPMM)。首先,推导了考虑转子斜极影响的齿槽转矩解析表达,建立了气体流量轨迹模型。其次,设计E型槽FSPMM和C型槽FSPMM结构并建立有限元仿真模型,对其磁密分布、反电动势、齿槽转矩、电磁转矩及波动等电磁特性进行了计算和对比分析,结果表明E型槽FSPMM的电磁性能明显优于C型槽FSPMM的电磁性能。最后,综合考虑电磁性能和流体影响,对E型槽FSPMM的转子结构进行了优化,优化后的6/4双E型槽FSPMM的转矩波动下降了15.25%,出口流速提高到113.27 m/s,适用于多级轴流压缩机系统。

虑及多转速的核心机转子高速动平衡试验

为满足航空发动机整机动平衡对转子不平衡振动精稳抑制的需求,采用虑及多转速状态的转子高速动平衡优化配平方法,开展了核心机转子动平衡试验。以核心机转子系统为对象,研究在高压压气机转子第4、9级盘上配重抑制高压涡轮振动的可行性。综合考虑核心机转子在多转速下的振动状态,以残余振动平方和及残余振动最大值为目标函数,采用优化算法对配平方案进行优化,制定了核心机转子高速动平衡方案。在核心机转子系统试验台上分别进行了单平面-单转速、单平面-多转速、双平面-单转速以及双平面-多转速动平衡的试验。结果表明:采用虑及多转速状态的转子高速动平衡优化配平方法能使因不平衡引起的核心机转子振动在工作转速区间内均有所减小。

基于GasTurbTM的双转子涡扇发动机性能研究

基于国内外涡扇发动机及其部件特性研究结果,本文旨在以双转子高涵道比涡扇发动机E3某型号为研究对象,通过GasTurbTM仿真平台,建立动态部件模型。基于相似理论及模化原理,在核心机工作点匹配约束条件下,对其部件特性进行研究,从而获得航空发动机在非稳定工况下的整机性能和工作特性。研究结果表明:在其他条件一定的情况下,双转子发动机的核心机效率和流量随高低压转子转速的增大而增大,伴随着涡轮前温度的升高,推力逐渐增大,耗油率先增大后减小;高压压气机的增压比偏离设计值的程度对油耗影响较为明显。

某型号兆瓦级风力发电机转子结构可靠性分析

转子是电机中重要的结构,其强度直接关系到电机的性能,因此电机设计时对转子结构进行可靠性分析十分有必要,本文基于有限元分析方法对某型号风力发电机转子强度、铁芯强度进行了可靠性分析,并且分析了转子的临界转速,分析表明该电机转子结构可靠、设计合理。

发电电动机核心部件在线监测方式选择方法浅析

近年来,抽水蓄能机组在新型电力系统中削峰填谷以及事故备用的作用越发突出,由于其运行工况类型多,切换较为频繁,使机组本身的安全性面临着更大的考验。作为抽蓄机组核心部件,发电电动机定转子标配的部件状态和特征参量数量较少,对机组安全运行支撑不足。本文分析了抽水蓄能发电电动机定转子的工作特点、运行状态、主要监测方式,以发电电动机定子穿心螺杆绝缘监测为例,讨论接触式和非接触式两种监测方式的适用情况,并提出一种可靠的螺杆绝缘有线监测信号引出结构,为发电机组智慧化水平提升提供理论依据和应用方法。

内置式永磁同步电动机转子结构的优化设计

为减小永磁同步电动机齿槽转矩和转动惯量,通过对永磁电机的齿槽转矩数学模型和空载轭部磁场进行分析,得出了通过采取辅助槽有效降低齿槽转矩,并在不影响其性能的前提下凿空转子铁心以减小转动惯量,然后以一台7.5 kW的内置式永磁同步电动机为例,采用上述方法对其转子结构进行了优化设计,最后通过Ansoft软件有限元分析验证了该方法是有效的。

定子匝间短路位置对汽轮发电机转子铁心温升特性的影响

气隙静偏心广泛存在于发电机中,导致发电机气隙分布不均,当处于不同气隙长度中时,定子匝间短路表现出位置特性。本文分析汽轮发电机不同定子匝间短路位置下转子铁心的温升特性,首先推导发电机不同定子匝间短路位置下的磁通密度和铁心损耗的解析表达式;然后建立发电机三维电磁场与温度场仿真计算模型,对不同短路位置下的铁心损耗和温度进行求解计算;最后实测CS-5型故障模拟发电机在不同定子匝间短路位置下的转子铁心温度,实验结果与理论分析和仿真计算相一致。研究表明:定子匝间短路会显著增加转子铁心损耗与温度;特别地,随着短路位置越接近气隙最小位置处,转子铁心的温升越高。

电机定转子铁心双排无废料级进模设计

分析了电机定转子铁心的冲压工艺,确定采用双排排样、套冲无废料多工位级进模方案。模具结构上采用双对精密轴承对条料导向、废料回跳检测、落料工位错排、收紧块校正等技术,解决了模具双排及无废料冲制的关键问题。实践证明,模具工作稳定,材料利用率和生产效率得到提高,经济效益显著。

磁热固耦合作用下的同步发电机转子铁芯损耗及温升特性分析

为了分析同步发电机在电磁-温度-应力单向耦合作用下的转子铁芯损耗及温升特性。首先从电磁场理论入手,对发电机在正常情况转子铁芯损耗进行了分析,确立了发电机各部分的导热系数及各表面的散热系数。然后建立了CS-5型发电机的三维有限元模型,运用Maxwell-ANSYS workbench联合仿真计算了发电机转子铁芯损耗曲线及表面温度场分布,并将转子铁芯温度场仿真结果作为热载荷激励条件,计算了转子铁芯热应力分布。最后,在CS-5机组上实测了转子铁芯温度,所得实验结果与有限元计算结果基本一致。研究结果确定了转子的温度场分布,以及发电机正常运行时应该重点监测的温升部位,同时确定了转子铁芯热应力的峰值点,为发电机设计及转子热应力监控提供了一定的参考依据。

盘式电机卷铁心转角补偿加工法

简介轴向尺寸短、能自行制动的盘式电机加工的难点，在对卷绕机构工作要求分析的基础上，介绍盘式电机定子、转子卷铁心转角补偿加工机理，推导出驱动卷绕机构的步进电机微机系统的数学模型。

三维气隙偏心对同步发电机转子铁芯温度特性的影响

对同步发电机正常运行、气隙径向偏心、气隙轴向偏心及气隙轴向-径向复合偏心故障前后转子铁芯的损耗和温度的变化进行分析。首先对正常运行以及3种气隙偏心故障下的磁滞损耗和涡流损耗进行了解析,推导得到了各工况对应的损耗表达式;然后建立了CS-5型发电机的三维有限元模型,计算得到了不同工况下转子铁芯的损耗和温度变化数据。研究发现:气隙径向偏心故障下,转子铁芯的温度高于正常情况,随着偏心量的增加,损耗与温度均呈现升高趋势;气隙轴向偏心故障下,转子铁芯的损耗和温度将低于正常情况,偏移量的增加会使损耗和温度均呈现下降趋势;气隙轴向-径向复合偏心故障下,转子铁芯的损耗和温度相对正常情况变化较小,但整体仍呈现升高趋势。最后对CS-5型故障模拟发电机进行仿真和实验,仿真和实验结果与理论分析结论基本一致。

转杯纺不锈钢丝包芯纱的纺制

探讨转杯纺不锈钢丝包芯纱的生产工艺。介绍了转杯纺不锈钢丝包芯纱的生产原理,通过对转杯纺纱机进行改造并正确配置不锈钢丝喂入张力、分梳辊转速、转杯直径及转速、捻系数、阻捻盘规格以及卷绕张力等工艺参数,最终成功纺制出36.4 tex(33.3 dtex)转杯纺不锈钢丝包芯纱,该纱包芯效果良好,条干均匀,强力较高,毛羽较少,质量达到了较好水平。

新型永磁屏蔽电机性能研究

在分析传统的有转子铁心永磁屏蔽电机的基础上,研究了一款适用于管道屏蔽电泵的新型结构永磁屏蔽电机。该电机无转子铁心,永磁体极弧系数为1。采用二维瞬态有限元方法对两种结构电机进行了磁场分析,计算了定转子屏蔽套的涡流损耗以及各种损耗,获得电机性能参数。计算结果表明,与同功率的有转子铁心永磁屏蔽电机相比,无转子铁心永磁屏蔽电机不仅结构更简单、成本更低,而且效率更高。

铁心叠铆转动工艺及模具设计

通过对步进电机定转子铁心零件的结构特点和冲压工艺特性进行分析,介绍了采用一副多工位级进模来套冲定、转子铁心零件,其中有定子冲片之间转动90°再叠铆、转子冲片之间转动72°再叠铆的技术功能,阐述了铁心叠铆转动的工艺,并对冲压排样方案进行了确定。同时介绍了模具的结构特点。企业通过生产实践证明该方案效果良好,满足大批量生产需要。

侧向与斜向二次抽芯注射模设计

根据斜导柱抽芯结构的基本原理,介绍利用斜导柱完成零件侧面不同方向的二次抽芯及在模具设计制造时应注意的关键问题,模具结构简单、紧凑,制造方便,使用效果良好。

摆线泵内转子磨料流均匀化抛光及试验研究

为了降低内转子的表面粗糙度,提出了一种利用磨料流对内转子表面实现均匀化加工的抛光方法.采用与内转子壁面等宽度的方法设置模芯,通过建立均匀化流道,改善壁面的剪切应力分布,使内转子各曲面间的壁面所受剪切应力趋向一致.依据磨料流的流变特性,建立幂律方程,分析磨料流加工过程的剪切率及剪切应力分布状况,并利用COMSOL Multiphysics软件的CFD模块模拟磨料介质在均匀化流道下的表面加工流速、剪切率和剪切应力的分布.结果表明:在无模芯时利用磨料流加工,内转子各表面的剪切速率差值较大;置入模芯后内转子曲面各部分所受的剪切应力比无模芯时明显得到改善,经20次加工循环后,各表面间的粗糙度最大差值由无模芯时的0.847μm降至0.277μm,且有效地提高了加工效率及表面质量.