临界转速计算及在电动机转子设计中的应用.pdf

A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for Master Degree of Engineering THE CALCULATION OF CRITICAL SPEED AND APPLICATION IN DESIGNING ROTOR OF ELECTRIC MOTOR Author ：XU JUN Specialty: Electrical Engineering Advisor Ⅰ: Prof. ZHAO JIMIN Advisor Ⅱ: Prof. ZHANG XUEBIN School of Electronics and Electric Engineering Shanghai Jiao Tong University Shanghai, P.R.China April 18, 2010 临界转速计算及其在电动机转子设计中的应用 摘 要 随着工业的发展，人们对减少噪声污染提出了越来越高的要求，对降低噪声的要 求日益强烈。而电动机的振动是造成电动机噪声的主要原因之一，并且电动机振动给 电机—负载系统的安全可靠运行也会带来很大的危害。研究和控制电动机的振动和噪 声问题，已成为国内外电机制造企业生存和发展的重要课题。要减小电动机振动和噪 声就必须认真研究电动机定转子的固有频率、固有模态等机械振动的特性，以便提出 合理的结构设计。 电动机运行时如果转速在临界转速附近，电动机将产生严重的共振现象。共振会 导致轴或轴上零件甚至整个机械系统遭到破坏。因此，电动机结构设计过程中，应计 算转子的临界转速，确保电动机额定转速远离临界转速，避免产生共振现象。 长期以来，不少学者和研究人员对电机振动问题做了很多的研究工作，并发表了 不少专著、文献，关于各种电机转子临界转速方面的研究也比较多。但大多数研究针 对的是复杂转子结构，并且考虑的影响因素较多，因此计算过程复杂，计算工作量较 大，不利于在电机设计、制造过程中应用。本文在总结各种关于转轴临界转速的计算 方法的基础上，针对大中型异步电动机设计、制造的要求，对电动机转子结构与临界 转速的关系进行了研究。 本文首先通过分析回转体临界转速理论，总结出电动机转子临界转速的各种计算 方法。并以中型鼠笼式三相异步电动机为例，阐述临界转速计算在电动机设计、制造 中的应用。 在运用上述研究结果的基础上，对一台振动超标的电动机进行计算分析，发现振 动超标的原因并提出了整改方案，取得了一定的效果。说明在电机振动分析中临界转 I 速的计算是有效的。本文提出的临界转速计算方法的应用，在电机的转子振动分析中 具有重要的工程应用价值。 关键词：电动机，共振现象，临界转速，额定转速 II THE CALCULATION OF CRITICAL SPEED AND APPLICATION IN DESIGNING ROTOR OF ELECTRIC MOTOR ABSTRACT Motors with low noise and low vibration are increasingly in demand due to environmental considerations. The primary source of noise of these motors is electromagnetic vibration. So in designing electric machines for