小型三相异步电动机负载电磁振动特性分析与验证

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文小型三相异步电动机负载电磁振动特性分析与验证硕士研究生：闫东生指导教师：率志君副教授学科、专业：轮机工程论文主审人：黄健哲副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文小型三相异步电动机负载电磁振动特性分析与验证硕士研究生：闫东生指导教师：率志君副教授学位级别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:A

2、DissertationfortheDegreeofM.Eng.AnalysisandVerificationofElectromagneticVibrationCharacteristicsofSmallThree-phaseInductionMotorinLoadConditionCandidate:YanDongshengSupervisor:Prof.ShuaiZhijunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MarineEngineering

3、DateofSubmission:Dec.2017DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律

4、结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予

5、学位后即可□在授予学位24个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要随着对机电设备振动噪声指标的不断提高，电动机的振动噪声控制成为国内外研究的难点和热点课题。传统的电机振动分析往往仅限于空载工况，在电机使用过程中，绝大多数都是以负载条件来运行的，甚至是出现过载现象，所以研究电机负载运行时的振动特性较空载有更大的工程意义。电机是一个复杂的机电能量转换系统，考虑负载与电磁场的内部联系并找出其相互作用规律，是系统地分析电机电磁振动噪声特性的前提。本文以一台7

6、.5kW三相异步电动机为研究对象，详细分析了其存在载荷工况的电磁激励特性，考虑了磁场饱和因素对电机电磁力的影响，并设计激励分离实验台，测试得到各个工况的气隙磁场波形，验证了仿真分析的正确性，并对齿谐波电磁激励做了一定的探索性优化，取得了良好效果，为低噪声电动机的设计提供了一定的参考。本文的主要工作有：分别采用解析法与有限元法构建电动机气隙磁场的求解模型，分析了电机空载电磁激励的分布特性，对两种方法的电磁力波成分进行分析，发现电机主要电磁力由气隙基波磁密及定转子谐波磁密相互作用产生；进一步从解析的角度考虑电源高次谐波影响，

7、发现存在电源谐波会引入谐波磁动势，产生新的频率。针对电机负载工况，用解析模型计算了负载情况的电磁力频率；基于二维有限元理论，结合麦克斯韦张量法对负载电磁力进行了计算，并与空载工况对比，发现负载主要使转子齿谐波明显增强，使气隙空间磁场发生畸变，恶化电机的振动噪声；负载过大会导致饱和现象，用等效磁导的方法分析了存在饱和情况的电磁特性，结果表明，饱和会产生新的频率。设计电机激励分离实验台，将电磁激励与机械激励和流体激励分离，同时在绕组中装入整距线圈和绕齿线圈，巧妙地用测试手段得到了气隙磁场波形；并用测试的振动响应频率与解析结果

8、对比，验证了理论和仿真结果的正确性。采用斜槽法对该电机模型的齿谐波进行优化，取得了良好的效果；对有限元求解斜槽转子的多截面法进行了拓展，可以用直槽转子单截面法延时拼接来等效多截面法计算，在增多求解截面的同时可大大缩短的求解时间。关键词：感应电机；径向电磁力；负载特性；斜槽优化ABSTRACTWiththeincrea