旋转机械机-磁-电耦合分析与应用

图书信息

作者：韩勤锴,徐学平,褚福磊著著

出版社：科学出版社

定价：120.00

ISBN：9787030830760

出版时间：2025-11-01

分类：图书,行业职业,工业技术,机械工程

商品介绍

目录

前言

第1章绪论1

1.1研究目的及意义1

1.2国内外研究现状2

1.2.1定/转子气隙偏心2

1.2.2磁饱和3

1.2.3机-磁-电耦合建模4

1.2.4含机械故障的定子电流分析7

1.2.5基于定子电流的故障诊断9

1.3本书主要内容10

参考文献13

第2章基于集中参数的耦合分析模型25

2.1偏心转子气隙建模25

2.1.1二维气隙偏心建模25

2.1.2三维气隙偏心建模27

2.2偏心转子动力学耦合模型32

2.2.1二维偏心转子动力学建模32

2.2.2三维偏心转子动力学建模34

2.3偏心转子动力学响应分析35

2.3.1二维偏心动力学建模35

2.3.2三维偏心动力学建模47

2.4本章小结55

参考文献56

第3章等效磁路耦合分析模型58

3.1定/转子电磁参数58

3.1.1定/转子磁导59

3.1.2气隙磁导61

3.1.3漏磁电感62

3.1.4转子电阻63

3.2机-磁-电耦合方程组64

3.2.1节点磁势方程64

3.2.2磁链方程67

3.2.3磁链微分方程70

3.2.4转子微分方程71

3.3模型验证72

3.3.1电机参数72

3.3.2有限元验证72

3.4本章小结74

参考文献74

第4章永磁直驱发电机的磁-固耦合特性76

4.1气隙磁场强度76

4.1.1共形映射76

4.1.2等效磁路78

4.2磁-固耦合分析82

4.2.1等效电磁刚度82

4.2.2动态特性计算83

4.3模型验证85

4.3.1有限元分析85

4.3.2模态测试87

4.4分析与讨论91

4.4.1空载工况91

4.4.2负载工况92

4.4.3气隙长度的影响94

4.4.4转速的影响94

4.5本章小结95

参考文献96

第5章非晶合金电机的磁-固耦合特性97

5.1含齿槽的偏心气隙磁场分布97

5.1.1理论建模97

5.1.2方法验证101

5.2非晶定子铁心径向振动的动力学模型103

5.3分析与讨论109

5.4本章小结114

参考文献114

第6章非理想偏心电机转子耦合动力学116

6.1形状偏差时偏心转子耦合模型116

6.1.1形状偏差引起的电磁激励116

6.1.2动力学模型120

6.1.3结果分析122

6.2磁饱和时偏心转子耦合模型126

6.2.1磁饱和电磁激励模型的建立126

6.2.2考虑磁饱和的转子系统电磁耦合建模130

6.2.3动力学响应分析132

6.2.4系统稳定性分析136

6.3本章小结141

参考文献141

第7章含电机轴承故障的定子电流分析144

7.1电机轴承故障动力学建模144

7.1.1局部故障引起的附加径向间隙144

7.1.2转子-轴承系统振动方程147

7.1.3非均匀时变气隙长度147

7.2含局部故障的定子电流分析148

7.2.1外圈剥落149

7.2.2内圈剥落151

7.2.3滚珠剥落151

7.3与测试结果的对比153

7.4故障尺寸影响的定量分析156

7.5本章小结158

参考文献159

第8章含行星齿轮系统故障的定子电流分析160

8.1感应电机-行星齿轮系统动力学建模160

8.1.1扭转振动模型160

8.1.2考虑局部缺陷的时变啮合刚度162

8.2含局部故障的定子电流分析166

8.2.1太阳轮削齿故障167

8.2.2行星齿轮削齿故障168

8.2.3齿圈削齿故障168

8.3与测试结果的对比169

8.4故障尺寸影响的定量分析175

8.5本章小结177

参考文献178

第9章含行星齿轮轴承故障的定子电流分析180

9.1感应电机-行星齿轮系统动力学建模181

9.1.1横向-扭转振动模型181

9.1.2时变啮合刚度183

9.1.3考虑局部故障的行星齿轮轴承非线性支承力184

9.2含局部故障的定子电流分析186

9.2.1行星齿轮轴承内圈剥落188

9.2.2行星齿轮轴承外圈剥落189

9.2.3行星齿轮轴承滚子剥落189

9.3与测试结果的对比190

9.4故障尺寸影响的定量分析193

9.5本章小结194

参考文献195

第10章基于定子电流的行星齿轮系统故障诊断196

10.1定子电流故障机理196

10.2基于奇异谱重构的信号预处理199

10.3特征提取与分类模型200

10.3.1主成分分析200

10.3.2传统机器学习模型201

10.3.3一维卷积神经网络201

10.4故障分类试验203

10.4.1试验装置与数据集203

10.4.2信号分析204

10.4.3分类结果205

10.5本章小结210

参考文献210

内容简介

围绕旋转机械机-磁-电耦合建模分析与应用问题,本书从分析模型、耦合特性、电流分析与故障诊断等方面,系统介绍了近期新的研究成果,主要内容包括:提出基于集中参数和等效磁路的耦合分析模型,开展永磁直驱发电机和非晶合金电机的磁-固耦合特性研究,分析非理想偏心电机转子耦合动力学;在此基础上,研究多种机械故障(包括电机轴承故障、行星齿轮系统故障和行星齿轮轴承故障)对定子电流的影响,通过灵敏度分析辨识故障特征频谱;开展基于定子电流的行星齿轮系统故障诊断,以平均分类准确率和混淆矩阵为指标研究不同分类模型的诊断表现.

本书可为高等学校机械、动力、航空、力学等专业的研究生提供学习参考,也可为机械动力学、故障诊断,特别是转子动力学等领域科研人员和工程技术人员提供学习参考.