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無軸承歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)及其定子振動分析
無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)集傳統(tǒng)磁軸承和普通OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)為一體,兼具旋轉(zhuǎn)和懸浮功能。同時結(jié)合了磁軸承無摩擦、無接觸、壽命長等優(yōu)點(diǎn)和OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、高速性能好的特點(diǎn),因此,無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)在諸如高速機(jī)床、飛輪儲能、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

無軸承歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)及其定子振動分析
無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)作為一種特殊的OMAL開關(guān)磁阻電機(jī),同樣面臨電磁振動和噪聲的問題。以12/8極無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)為研究對象,從轉(zhuǎn)子幾何偏心特性、定子模態(tài)、偏心徑向力、數(shù)學(xué)建模、減振等幾個方面著重進(jìn)行了分析。首先,前人的研究已經(jīng)指出OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)振動主要是由于無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子偏離幾何中心使得定子所受單邊磁拉力而導(dǎo)致的。電機(jī)定子長期受到單邊磁拉力會發(fā)生形變,引起振動噪聲,因此轉(zhuǎn)子偏心不能忽略,故根據(jù)文獻(xiàn)[81]推導(dǎo)了考慮轉(zhuǎn)子偏心位移的徑向力數(shù)學(xué)模型,并通過有限元驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性,彌補(bǔ)了現(xiàn)有數(shù)學(xué)模型的缺陷。其次,由于在不平衡磁拉力作用下發(fā)生變形的定子,將進(jìn)一步導(dǎo)致氣隙不均勻,從而引起更大的振動和噪聲,因此研究定子變形與受力的關(guān)系尤為重要。分析比較了在不同的靜態(tài)力作用下,定子變形隨所受徑向力大小的變化關(guān)系；比較了在相同徑向力作用下,不同軛厚的定子的變形情況;比較了在相同徑向力作用下,四種不同形狀的定子齒極的變形的zui大和zui小值。當(dāng)定子所受徑向力諧波頻率與定子的固有頻率相同時,振動噪聲尤為明顯,故對12/8極無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)定子進(jìn)行了模態(tài)分析,求解出振動頻率和相應(yīng)的振動模型,為后面研究轉(zhuǎn)子偏心時,定子所受磁拉力打下了基礎(chǔ)。再次,為找出與定子固有頻率相*的徑向力諧波頻率,建立了12/8極無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)和12/8極OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子不同偏心程度的模型,并在轉(zhuǎn)子各個偏心程度下,對這兩種電機(jī)進(jìn)行了有限元仿真分析,對電磁場和定子所受徑向力進(jìn)行了比較；進(jìn)而對該徑向力進(jìn)行了傅里葉分析,比較了兩種電機(jī)各次諧波幅值。

無軸承歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)及其定子振動分析
提出了一種共懸浮繞組連接方式,并用有限元對提出的該懸浮繞組連接方式與傳統(tǒng)繞組連接方式下運(yùn)行的12/8極無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)定子所受徑向力和電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行了比較,證明了提出的共懸浮繞組連接方式比傳統(tǒng)的懸浮繞組連接方式的轉(zhuǎn)矩脈動小,有利于減小電機(jī)振動噪聲。 zui后,基于上述推導(dǎo)的考慮轉(zhuǎn)子偏心的徑向懸浮力數(shù)學(xué)模型,在MATLAB里搭建了12/8極無軸承OMAL開關(guān)磁阻電機(jī)動態(tài)仿真系統(tǒng),基本實(shí)現(xiàn)了電機(jī)徑向懸浮