直驱永磁牵引电机振动原因分析

作者：吴楠; 迟连强; 李嘉宾; 倪伟; 张江涛

来源：城市轨道交通研究, 2023, 26(12): 143-154.

DOI：10.16037/j.1007-869x.2023.12.025

• 直驱永磁牵引同步电机
• 振动
• 径向电磁力
• 有限元分析

目的：与传统的异步电机相比，直驱永磁传动可省掉齿轮传动装置，提高传动效率，减小传动机构维护工作量，并提高传动系统整体效能。为解决直驱永磁牵引电机低速运行时振动加剧的问题，提高直驱永磁牵引电机服役寿命及安全性与舒适性，特开展本研究。方法：针对直驱永磁牵引电机在90～105 r/min转速范围内出现的振动加剧问题，根据永磁电机振动机理通过解析法分析了直驱永磁牵引电机极槽配合与电机径向电磁力之间的数值关系；使用SKF-AX型数据采集器对直驱永磁牵引电机传动端与非传动端及不同方向进行振动加速度检测，并对振动结果进行频谱分析，找到引起振动的频段；通过有限元方法对直驱永磁牵引电机进行径向力分析，对定子铁心模态进行分析，得到径向力的幅值、频率以及定子铁心自振频率。结果及结论：结合解析法、振动检测试验及有限元仿真分析证明该电机在90～105 r/min转速范围内发生共振是引起振动加剧的根本原因；并基于以上分析对该电机的极槽配合进行了改进，将电机14极114槽更改为14极126槽。通过有限元仿真分析及振动检测试验可知，已有效解决了电机在90～105 r/min出现的共振问题，提高了直驱永磁电力机车的安全性与舒适性。