磁流变液阻尼器在变频永磁电机减振降噪中的应用

摘要

随着变频永磁电机在各个领域中广泛应用，其振动噪声越来越引起人们的关注，变频永磁电机的减振降噪技术研究对环境保护、电机正常工作、提高电机工作效率都具有重要意义。利用智能材料器件减振降噪受到很多学者的青睐，其中磁流变液阻尼器（MRD）具有响应速度快、动态调节范围宽、功率损耗低及阻尼系数可调的优良性能，利用磁流变液阻尼器对结构进行减振降噪是一种有效的方法。 本课题将磁流变液阻尼器用于变频永磁电机的减振降噪，主要研究内容为： 1、对变频永磁电机的振动进行研究分析，得到了变频永磁电机的振动加速度波形并分析其振动特性，为变频永磁电机的减振降噪工作提供了理论基础。 2、对磁流变液阻尼器的磁场进行有限元分析，得到各结构尺寸及励磁电流对磁流变液阻尼器磁场分布的影响以及随各结构尺寸及励磁电流的变化趋势。然后，引入磁路优化原则，使磁心处和阻尼通道处在最大电流时同时达到饱和状态。以磁流变液阻尼器最大阻尼力和阻尼力可调系数作为设计目标，设计用于变频永磁电机减振的磁流变液阻尼器的磁结构参数。并用有限元法得到在不同励磁电流激励下磁流变液阻尼器阻尼力随活塞与缸体的相对速度变化曲线，验证设计阻尼器达到了减振要求。 3、根据变频永磁电机的振动特性，提出了在磁流变液阻尼器的活塞杆底部加弹性连接的新结构，并分别从减振系统的传递系数、模态变形和固有频率、力学性能对其进行分析。 4、设计用于变频永磁电机减振降噪的磁流变液阻尼器振动控制系统，系统控制器采用使振动响应加速度均方值最小的方法求得期望阻尼力，阻尼器控制器将模糊和PID控制结合调节电流驱动器的控制电压，并搭建基于磁流变液阻尼器的变频永磁电机模糊PID减振控制系统仿真模型，通过仿真验证该系统的减振效果良好。

目录

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第一章 绪论

1.1 选题的依据和研究意义

1.2 国内外关于该课题的研究现状及发展趋势

1.2.1 电机减振国内外研究现状

1.2.2 磁流变液阻尼器（MRD）国内外应用研究现状

1.3 本文主要工作内容

第二章 变频永磁电机的振动研究

2.1 变频永磁电机振动有限元分析

2.1.1 径向电磁力和磁致伸缩力分析

2.1.2 电机磁-机耦合有限元分析

2.2 变频永磁电机振动实验

2.3 本章小结

第三章 MRD的基本理论及磁场有限元分析

3.1 磁流变液及其流变效应

3.2 MRD的工作原理

3.3 MRD的力学模型分析

（1）Bingham 粘塑性模型

（2）Bingham 粘弹-塑性模型

（3）Bouc-Wen 模型

（4）修正的Bouc-Wen 模型

3.4 MRD磁场有限元分析

3.4.1 MRD的材料特性

3.4.2 结构参数对MRD磁场的影响分析

3.5 本章小结

第四章 MRD用于变频永磁电机减振降噪的结构设计与分析

4.1 MRD磁结构的参数设计

4.2 MRD的结构设计和性能分析

4.2.1 MRD结构设计

4.2.2 MRD的减振系统模型

4.2.3 MRD的结构模态分析

4.2.4 MRD的力学性能分析

4.4 本章小结

第五章 MRD用于变频永磁电机减振降噪的振动控制系统

5.1 变频永磁电机被动振动控制系统的阻尼研究

5.1.1 随机振动的数字特征

5.1.2 MRD的最佳阻尼计算

5.1.3 减振效果仿真

5.2 基于MRD的变频永磁电机模糊PID振动控制系统研究

5.2.1 MRD振动控制系统的控制器

5.2.2 基于MRD的模糊PID振动控制系统仿真

5.3 本章小结

第六章 结论

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢