內置式永磁同步電機轉子故障對定子電磁振動的影響.pdf

1、內置式永磁同步電機因高效率、高能量密度以及運行可靠等諸多優(yōu)點，在高速大功率場合，諸如空調、電動汽車、船舶和航天航空，其應用越來越普及。內置式永磁同步電機的轉子機械結構較為復雜，磁鋼置于轉子內側受到轉子保護，但是轉子隔磁橋處于轉子邊緣承受較大應力，從而需要分析其強度。轉子發(fā)生故障，定子的電磁振動特性會隨之變化，進而為故障診斷提供檢測依據。這使得內置式永磁同步電機轉子故障下的電磁振動特性逐漸成為業(yè)界倍受關注的科研方向和研究課題。本文是國家自

2、然科學基金面上項目“基于定子電磁振動與電流分析的永磁同步電機電氣及失磁故障診斷方法研究”(51477015)中失磁故障診斷方法的基礎研究內容。本文主要分析內置式永磁電機轉子故障下定子的電磁振動，考慮到轉子機械結構復雜，先對轉子結構強度進行分析，然后分析轉子故障（主要包括失磁故障以及偏心故障）對定子電磁振動的影響。
　　本文首先在介紹彈性力學、結構動力學和電磁場基本理論的基礎上，建立永磁電機轉子灌注環(huán)氧樹脂以及不添加環(huán)氧樹脂的模型，

3、同時搭建永磁電機特有的轉子故障模型，即失磁故障以及偏心故障。其次，計算轉子臨界轉速，并分析在磁鋼不同安裝工藝下，轉子最大應力的變化，特別分析環(huán)氧樹脂被破壞后，轉子所受最大應力的變化，從而校核永磁電機的轉子強度。分析表明，若在磁鋼與轉子間隙中灌注環(huán)氧樹脂，不僅能夠加固轉子結構，還會減小轉子承受的最大應力；即使環(huán)氧樹脂受到破壞，依舊能夠減小轉子所受的最大應力。然后，研究了電機在不同程度失磁故障下的振動特性，并與電機未失磁時的振動對比。結果表

4、明，單個磁鋼失磁故障下，定子振動的低頻分量會增大，致使振動加劇。定子在單個磁鋼均勻失磁時的振動比在單個磁鋼局部失磁時的振動要劇烈。當單個磁鋼均勻失磁達到一定程度時，定子的振動不再繼續(xù)顯著加劇。而所有磁鋼局部失磁時，定子振動變化較小。最后，計算分析電機在不同程度偏心故障下的電磁振動，同時與電機未偏心時的振動做對比。分析表明，電機在靜態(tài)偏心故障下，定子的形變呈軸對稱分布，其對稱軸是由定子中心與旋轉中心確定的直線。隨著靜態(tài)偏心的加劇，定子的形