永磁同步电主轴用电机定子周向模态研究

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1、第9期组合机床与自动化加工技术No．92014年9月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueSept．2014文章编号：1001—2265(2014)09—0070—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．09．019永磁同步电主轴用电机定子周向模态研究于慎波，王辉，姜菲菲(沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870)摘要：如果永磁同步电机定子模态计算不准确，将无法在设计阶段将电磁力的主要谐波频率设计在反共振点附近，以避开共振，因

2、而，对定子进行模态研究具有重要意义。文章采用解析方法分别计算了定子铁心和带绕组定子的模态频率，并通过有限元仿真进行了模态分析，最后与模态实验对比，验证了计算结果的正确性。对于不需浸漆处理的小型永磁同步电机定子，绕组和绝缘材料只增加了定子的质量和阻尼，并未对其刚度产生影响，因而，可以将绕组质量等效到定子齿部计算其模态频率。关键词：周向模态；模态频率；有限元；永磁同步电机中图分类号：TH122；TG65文献标识码：AInvestigationofCireumferentialModeofStatorinMotorforP

3、ermanentMagnetSynchronousMotorizedSpindleYUShen—bo，WANGHui，JIANGFei—fei(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：MainharmonicfrequenciesofelectromagneticforcesCall’tbesetupinvicinityofanti—resonantfrequenciestoa

4、voidresonanceindesignphase，ifcalculationsofnaturalfrequenciesofstatorofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)werenotaccurate．Thus，ithasvastimportancetodomodalanalysisofstator．Theanalyticmethodwasusedtocalculatemodalfrequenciesofthestatorcoreandthestatorwithwindi

5、ngrespectively．Thefiniteelementmethodwasputtousedoingmodalanalysis．Comparingwithmo—dalexperiment．thecorrectnessofcalculatedresultwasvalidated．Withregardtosmallpermanentmagnetsynchronousmotorswhichdon’tneeddippingtreatment，thewindingandinsulationonlyincreasemass

6、anddamperofstatorandhavelittleinfluenceonstiffnessofstator．Therefore，themassofwindingcanbeaddedtostatortoothequivalently．Keywords：circumferentialmode；naturalfrequency；finiteelementmethod；permanentmagnetsynchro—nouSmotor把定子铁心、绕组和外壳简化成加载有定子齿和绕O引言组的厚圆环[9-11j。此种方法仅

7、部分考虑了定子齿部定子系统的模态频率在电机振动分析中有着重要和绕组对定子模态频率的影响。Jacek等人提出单的意义。完整地理论分析电机系统的振动很复杂，若独建立定子铁心、绕组和定子齿部以及外壳的模认为电机的整个振动主要由定子系统引起的，同时，由型，试图考虑绕组、定子齿部，特别是外壳对定子系于引起电机振动的激振力主要是径向电磁力，所以仅统模态频率的影响，提出了改进后的计算定子系统关注定子系统的周向振动模态¨。此时，次数为r阶模态频率的方法。的径向电磁力力波仅激发模态阶数与之相同的定子系本文以定子6槽，额定功率为1．5k

8、W的永磁同步统m阶的周向模态振动。如果同时径向电磁力频率电主轴用电机定子为例，运用解析法和有限元法分别接近于定子系统某一模态频率，定子系统将产生很大计算了定子铁心和带绕组定子的周向模态，通过与模的位移幅值。因此，在保证电机转矩性能指标要求态实验对比验证了结论的正确性。的前提下，应使电机定子周向各阶模态频率远离各次1定子铁心模态频率的计算电磁力波