基于有限元模态技术的某电机转子系统的共振分析

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1、基于有限元模态技术的某电机转子系统的共振分析—颜士伟,余世浩基于有限元模态技术的某电机转子系统的共振分析觹颜士伟,余世浩(武汉理工大学,武汉430070)摘要:有限元模态分析技术在电机振动解决方案中具有较高的应用价值,本文以某款出现共振的电机转子系统为研究对象,通过有限元模态分析技术,计算出共振频率和临界转速,并对转子系统进行结构修改,最终解决了共振问题,为共振故障排除和电机设计提供理论依据和技术参考。关键词:电机转子;模态分析;共振;有限元技术中图分类号:TM301文献标识码:A文章编号:1005-1295(2009)03-0037-03TheFiniteElementM

2、odalResonanceAnalysisoftheMotorRotorSystemYANShi蛳wei,YUShi蛳hao(WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)Abstract:Finiteelementmodalmethodisofhighapplicationvaluetosolvethemotorrotorvibration,therotorsystem,whichiswithresonanceproblem,isstudiedwithfiniteelementmodalmethod,theresonancef

3、requencyandcriticalspeedwerecalculated,rotordimensionsweremodifiedbasedonthemodalresults.Atlast,theresonancewaseliminated,whichprovedthatfinitemodalmethodisapplicabletosolvetherotorsystemresonanceandcanprovidetheoreticalreferenceformotordesign.Keyword:motorrotor;modalanalysis;resonance;fin

4、iteelementmethod概述转子与轴承间的相互作用力不断增大,从而使目前许多机械产品的动力驱动源多为交流振动过载和振动位移增大,导致电机使用寿命串激电机,该类型电机制造工艺成熟、质优价降低。转子旋转时,由其质量中心偏离轴心造廉,应用极为广泛,串激电机主要由定子、转成的离心力会使转子产生共振,会大大降低电1234567子两大部分组成,转子两端有刚性轴承固定支撑,换向器提供电源动力,中间部位装配硅钢片并有铜线圈按照一定规律缠绕其中,并带散热风叶。结构如图1所示。一般来说,一台电器的寿命很大程度上取决于电机寿命,而电机寿命与转子、轴承的工图1电机转子轴系统的结构示意图作条

5、件息息相关,由于转子的转速不断提高,1—转子轴2—风叶3—左端板4—硅钢体5—右端板6—换向器7—绝缘材料觹收稿日期:2009-04-01作者简介:颜士伟(1981~),男,山东临沂人,硕士,研究方向:机械CAD/CAE。通讯作者:余世浩,教授,武汉理工大学材料学院,研究方向:成型设备CAD/CAE/CAM。37包装与食品机械2009年第27卷第3期机、换向器、碳刷的寿命,甚至导致转子定子转子轴在两端的两个轴承支承下高速旋转,之间的碰撞而导致严重事故,对某些家电产品在不影响工程应用精度的前提下,为了计算方而言,还存在电磁干扰等缺陷。便,假设轴承只具有径向刚度,不具有角刚度,

6、本文针对某电器的转子共振问题,通过有忽略轴承负荷及转速对轴承刚度的影响,视轴限元的模态分析,根据分析结果,做出相应结承刚度K为一个不变的常数。其它部件的装配构更改,消除转子系统的共振问题,提高了产接触按照实际条件设定,选用SOLID45单元,品质量。各部件的材料参数如表1。表1转子系统中各部件的材料参数部件密度(kg/m3)模量(Pa)泊松比质量(kg)1有限元模态分析转子轴78502.07E110.307.125E-21.1转子系统的有限元模态分析介绍绝缘材料12001.5E90.371.308E-2振动模态是弹性结构的固有的、整体的特换向器45001.2E110.322

7、.969E-2端板12001.5E90.344.959E-3性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在硅钢体78002.07E110.301.563E-1某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特风叶28008.3E90.282.244E-2性,就能够预言结构在此频段内,在外部或内部各种振源作用下实际振动响应,从而调整结2结果与分析构设计或者机器运行参数,避免转子在受到离对一特定的转子及其轴承、支承系统,在心力激励之后产生的共振,提升产品品质。一定的转速下,某一阶固有频率可以被转子上近年来,随着计算机技术和计算力学的迅

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