超導發電機轉子模態分析

常利輝　胡宇達

摘要：應用ANSYS分別對某超導發電機內轉子、外轉子和轉子整體進行模態分析.考慮內轉子中撓性支撐結構，將外轉子軸承約束簡化為彈性約束.考慮該彈性約束剛度的影響，獲得內、外轉子的前10階固有頻率和振型圖；針對雙層轉子結構整體，對比分析結構中內、外轉子的振動形式，獲得轉子的固有振動特性.

關鍵詞：超導發電機； 轉子； 振動； 模態

中圖分類號： TM37 文獻標志碼：B

Abstract：The modality of the inner rotor， the outer rotor and the whole rotor are analyzed for a superconducting generator by ANSYS. Considering the flexible supporting structure in the inner rotor， the constraint of the bearing of outer rotor is simplified as elastic constraint. Considering the effect of the elastic constraint stiffness， the first ten natural frequencies and the vibration shape figures of the inner rotor and the outer rotor are obtained. For the whole doubledecks rotor structure， the vibration shapes of the inner rotor and the outer rotor in the structure are compared， and the natural vibration characteristics of the rotor are obtained.

Key words：superconducting generator； rotor； vibration； modality

0 引 言

超導體在電力方面的應用首先是超導發電機的研究開發.超導發電機由超導勵磁繞組轉子和常規定子組成，具有同步電抗小、體積小、質量小、損耗低和效率高等一系列優點.國內外學者在超導發電機的電磁特性和冷卻方面已經進行大量研究.李輝[1]針對超導發電機的特殊結構，對其電磁系統的研究方法進行比較和分析.宋美紅[2]對超導發電機勵磁磁場進行三維有限元分析，通過改變勵磁繞組圈數和匝數，對勵磁繞組的磁動勢波形進行優化，計算二維磁通密度和三維磁通密度，優化超導發電機的模型.CHUN等[3]采用有限元法研究超導發電機在三相突然接到故障狀態時的暫態分析，分析繞組屏蔽中的渦流損失，為超導發電機的穩定性研究打下基礎.SALEH等[4]研究控制系統的穩定性，通過不同的激勵方法分析對比自適應和模糊邏輯控制系統.SONG等[5]研究超導同步發電機的損耗，分別在室溫和低溫情況下測量空載時電機的鐵損和機械損耗，計算超導……