高速永磁电机机组轴系振动研究

高速电主轴轴向振动研究陈小安;张朋;合烨;刘俊峰【摘要】针对高速电主轴轴向振动直接影响立式加工件品质高低问题，用有限元法建立高速电主轴转子轴承动力学模型，分析系统固有特性。

轴向一阶固有振型为转子刚体振动振形，固有频率远低于一阶径向振动，理论计算固有频率结果与实验结果误差较小；据线性二次型最优控制理论对高速电主轴轴向振动的主动抑制进行理论分析，设计输出反馈控制系统，建立闭环动力学模型。

实例计算结果表明，闭环系统能有效抑制高速电主轴轴向振动。

%The processing quality of vertical machining workpieces is affected by the rotor's axial vibration of high-speed motorized spindles.A dynamic finite element model was built to discuss the dynamic behaviors of high-speed motorized spindles.It is found that the axial rigid vibration is the first natural mode of vibration and the first natural frequency of axial vibration is lower than that of radial vibration.The good agreement between the theoretical results and the experimental data indicates that the model can describe appropriately the dynamic characteristics of the axial vibration. Finally,the active axial vibration suppression theory of high-speed motorized spindles was given out based on the linear quadratic optimal control theory.The simulation results show that the axial vibration amplitude of the closed-loop system will be attenuated more quickly than the open-loop system.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2014(000)020【总页数】6页(P70-74,90)【关键词】高速电主轴;动力学;转子轴向振动;振动主动抑制【作者】陈小安;张朋;合烨;刘俊峰【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044;重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TH133高速电主轴为集原动机－传动装置－执行机构－控制系统于一身、实现“近零传动”的机电耦合系统，已成为高端数控机床的核心功能部件［1－2］。

第28卷第5期 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2009年10月V ol.28 No.5 Journalof Liaoning Technical University （Natural Science ） Oct. 2009 收稿日期：2008-10-11基金项目：国家自然科学基金重点项目资助（50437010）；辽宁省教育厅科技基金项目资助（2008483）；2008年沈阳工程学院科技项目 作者简介：王天煜（1968-）生，女，辽宁 阜新人，博士研究生，副教授，主要从事转子动力学，振动与噪声方向的研究，E-mail: lnwangtianyu@ 。

文章编号：1008-0562(2009)05-0805-04高速电机转子临界转速计算与振动模态分析王天煜1,2，王凤翔2，方 程2, 孔晓光2(1.沈阳工程学院 机械工程系，辽宁 沈阳 110136;2.沈阳工业大学电气工程学院，辽宁 沈阳 110136) 摘 要：采用3D 有限元方法，计算磁力轴承转子系统临界转速并分析振动模态，利用磁悬浮转子系统自身悬浮特性进行激振实验，确定有限元模型中磁力轴承支承刚度，有限元法计算的临界转速与转子系统实际运行临界转速相一致。

研究表明，磁力轴承刚度对转子临界转速影响很大，可以通过改变磁力轴承刚度和转子材料来调整临界转速；为了避免转子超越弯曲模态的临界转速，转子轴伸长度应控制在安全范围内。

关键词：高速电机；磁力轴承-转子系统；临界转速；有限元方法 中图分类号： TM 355 文献标识码：ACritical speed calculation and mode analysis of rotor for high speed motorWANG Tianyu 1,2，WANG Fengxiang 2，FANG Cheng 2，KONG Xiaoguang 2(1. College of Mechanical and Engineering, Shenyang Institute of Engineering, Shenyang 110136, China; 2. School of Electrical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110178, China)Abstract: A 3D finite element analysis (FEA) is used to establish the critical speed and vibration mode of the magnetic bearing-rotor system of high-speed motor. Also, the bearing stiffness of 3D-FEA model was determined using vibration experiment according to the suspension characteristics of the magnetic bearing system . The critical speeds calculated using FEA are consistent with actual results of the rotor system . The study shows that the bearing stiffness has significant impact on the critical speed of rotor. The critical speed can be adjusted by changing bearing stiffness and material properties. The shaft extension should be maintained at a safe range in order to avoid critical speed at rotor bending modes.Key words ：high speed motor ；magnetic bearing-rotor system ；critical speed ；finite element analysis0 引 言高速电机转子的转速高达每分钟数万转，甚至十几万转，定子绕组电流和铁心中磁通频率一般在1000 Hz 以上，由此决定了不同于普通电机的高速电机特有的关键技术[1]。

永磁同步电动机振动与噪声特性研究一、本文概述随着科技的不断进步和环保理念的日益深入人心，永磁同步电动机（PMSM）作为一种高效、环保的驱动方式，已在诸多领域得到了广泛应用。

然而，随着其使用范围的扩大，其振动与噪声问题也逐渐显现，成为了制约其进一步发展的关键因素。

因此，本文旨在深入研究永磁同步电动机的振动与噪声特性，以期为降低其振动与噪声、提高其运行稳定性和可靠性提供理论依据和技术支持。

本文将首先介绍永磁同步电动机的基本原理和结构特点，阐述其振动与噪声产生的机理。

在此基础上，通过理论分析和实验研究相结合的方法，研究永磁同步电动机在不同工况下的振动与噪声特性，探讨其影响因素和变化规律。

本文还将对永磁同步电动机的振动与噪声抑制技术进行研究，提出有效的抑制方法和措施。

本文的研究内容不仅对于提高永磁同步电动机的性能和可靠性具有重要意义，而且对于推动永磁同步电动机的广泛应用和产业发展也具有积极的促进作用。

因此，本文的研究具有重要的理论价值和实践意义。

二、永磁同步电动机的基本原理与结构永磁同步电动机（PMSM）是一种高效、高性能的电动机，广泛应用于电动汽车、风力发电、工业机器人和精密机床等领域。

其基本原理和结构决定了其在振动和噪声特性上的表现。

永磁同步电动机的基本原理基于电磁感应和磁场相互作用。

它利用永磁体产生恒定磁场，作为励磁源，通过控制定子电流的相位和幅值，使定子磁场与转子磁场保持同步旋转。

当定子电流产生的旋转磁场与转子永磁体磁场相互作用时，会产生电磁转矩，驱动电动机旋转。

永磁同步电动机的结构主要由定子、转子和端盖等部件组成。

定子由铁心和绕组组成，铁心用于固定绕组并提供磁路，绕组则通过电流产生旋转磁场。

转子则主要由永磁体和铁心组成，永磁体提供恒定磁场，铁心则用于增强磁场强度。

端盖则用于固定定子和转子，并提供机械支撑。

在PMSM中，永磁体的使用是关键。

永磁体具有高矫顽力、高剩磁和高磁能积等特点，能够提供稳定的磁场，从而提高电动机的效率和性能。

TECHNOLOGY AND INFORMATION126 科学与信息化2023年5月下磁悬浮高速电机转子低频振动机理及抑制方法研究张鑫重庆开山流体机械有限公司 重庆 400900摘 要 磁悬浮高速电机，即磁悬浮轴承支撑的高速电机，转速超过10000r/min，可以直接与高速原动机或工作机相连，从而取消了原有的增速/减速机构，大幅提高设备效率。

磁悬浮高速电机的功率密度高，体积比同等功率的传统发动机小得多，磁浮轴承可避免转子与轴承之间的接触和摩擦，无须润滑系统。

采用磁悬浮高速电机代替高速驱动机中的传统驱动电机或发电机，如风机、压缩机等，可以使设备效率提高10%至15%，具有较高的经济价值。

关键词 磁悬浮；高速电机转子；低频振动机理；抑制方法Research on Low-Frequency Vibration Mechanism and Suppression Method of Magnetic Levitation High-Speed Motor Rotor Zhang XinChongqing Kaishan Fluid Machinery Co., Ltd., Chongqing 400900, ChinaAbstract The magnetic levitation high-speed motor, that is, the high-speed motor supported by the magnetic levitation bearing, at a speed of more than 10000 r/min, it can be directly connected to the high-speed prime mover or working motor, thereby canceling the original speed increase/deceleration mechanism and greatly improving the equipment efficiency. Magnetic levitation high-speed motors have high power density and are much smaller than conventional motors of the same power, and magnetic levitation bearings can avoid contact and friction between the rotor and bearing, and no lubrication systems are needed. The use of magnetic levitation high-speed motor instead of conventional driving motor or generator in the high-speed driving machine, such as blower and compressors, it can increase the efficiency of the equipment by 10% to 15%, which has high economic value.Key words magnetic levitation; high-speed motor rotor; low-frequency vibration mechanism; suppression method引言高速磁混合电机将自由浮动轴承与电机相结合，具有尺寸小、转速高、功率密度高、电磁损耗低等优点。

永磁同步电机高频振动与噪声研究一、概述永磁同步电机以其高效率、高功率密度及优秀的控制性能，在电动汽车、风力发电、工业驱动等领域得到了广泛应用。

随着电机运行频率的提高，高频振动与噪声问题日益凸显，成为制约永磁同步电机进一步发展的关键因素。

对永磁同步电机高频振动与噪声的研究具有重要的理论价值和实际意义。

高频振动主要来源于电机内部的电磁力波动、机械结构共振以及材料特性等因素。

这些振动不仅影响电机的稳定运行，还可能导致电机部件的疲劳损坏，降低电机的使用寿命。

同时，高频振动还会引发噪声污染，对人们的生产和生活环境造成不良影响。

针对永磁同步电机高频振动与噪声问题，国内外学者进行了大量的研究。

研究内容包括但不限于电机电磁设计优化、结构动力学分析、振动噪声测试与评估等方面。

通过改进电机电磁设计，优化绕组分布和磁极形状，可以有效降低电磁力波动，从而减少高频振动。

通过结构动力学分析，可以识别出电机的共振频率，进而采取相应的措施避免共振现象的发生。

目前对于永磁同步电机高频振动与噪声的研究仍面临一些挑战。

一方面，电机内部的电磁场和机械结构相互耦合，使得振动与噪声的产生机制复杂多样，难以准确描述和预测。

另一方面，随着电机技术的不断发展，新型材料和先进制造工艺的应用使得电机的振动噪声特性也发生了变化，需要不断更新和完善研究方法和手段。

本文旨在深入研究永磁同步电机高频振动与噪声的产生机理和影响因素，提出有效的抑制措施和优化方案，为永磁同步电机的设计、制造和运行提供理论支持和实践指导。

1. 永磁同步电机概述永磁同步电机，作为电动机和发电机的一种重要类型，以其独特的优势在现代工业中占据着举足轻重的地位。

其核心特点在于利用永磁体来建立励磁磁场，从而实现能量的高效转换。

定子产生旋转磁场，而转子则采用永磁材料制成，这种结构使得永磁同步电机在运行时能够保持稳定的磁场分布，进而实现平稳且高效的能量转换。

永磁同步电机可以分为他励电机和自励电机两种类型，前者从其他电源获得励磁电流，后者则从电机本身获取。

永磁同步电机的振动控制研究摘要：随着科学技术的发展，永磁同步电机出现，其具有经济效益好、无噪声、容易控制的优势，被广泛应用在各个领域，并且取得了显著成效。

永磁同步电机在运行过程中会产生较大噪声，因此要进行控制，改善实际效果。

本文对加强振动噪声控制策略的研究，了解振动噪声产生原因，并采取行之有效的措施，保证系统稳定、高效地运行。

关键词：永磁同步电机；振动控制；研究1、永磁同步电机概述永磁同步电机的工作原理是能量之间转化，满足人们对电能的需求，而励磁电流是永磁同步电机运行的动力来源。

一是直流发电机供电的励磁方式，从本质上来看，借助滑环生成直流电流，比较简单。

二是交流励磁机供电的励磁方式，主要发挥交流励磁的作用，确保电流供应的连续性、稳定性，操作比较简单，具有较强的适用性。

三是无励磁的励磁方式，在励磁电流的基础上进行整流才能获得电能，一旦出现问题，电流互感器就会产生励磁电流，解决了变压器输出不足的问题，保证系统正常运行。

永磁同步电机是由永磁体产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体是转子产生的来源，三相定子绕组会受到旋转磁场的影响，进而发生电枢反应，感应三相对称电流。

永磁同步电机在发展中不断完善，功能更加强大，可以满足实际需求。

随着科学技术的发展，永磁同步电机逐渐完善，有着广阔市场空间。

2、永磁同步电机的特点永磁同步电机可以将电机整体安装在轮轴上，形成整体直驱系统，一个轮轴就是一个驱动单元，不需要用齿轮箱。

永磁同步电机具有功率高、效率高的特点；永磁同步电机产生热量比较少，电机冷却系统在运行时不会产生较大噪声；系统结构是全封闭的，构建出一个整体，出现故障的概率非常小，所以基本不用维护，减少了人员工作量；永磁同步电机可以承载较大的电流，稳定可靠；整个传动系统质量轻，簧下重量较轻，在单位质量内，功率较大；在没有齿轮箱的情况下，转向架系统设计是很灵活的，如柔式转向架、单轴转向架，可以有效提升列车性能。

自动调节励磁的核心是电压，通过调节电压来实现有效控制。

永磁同步电机振动书1. 引言1.1 研究背景现代永磁同步电机在工业领域得到了广泛应用，其高效、节能、性能稳定的特点受到了市场的认可。

随着永磁同步电机功率不断增加和应用环境条件的复杂化，振动问题逐渐凸显出来。

永磁同步电机振动不仅会影响其性能和寿命，还可能对周围设备和操作人员造成影响。

目前，针对永磁同步电机振动问题的研究已经引起了学术界和工业界的关注。

通过对永磁同步电机振动特点、振动机理、振动抑制方法等方面的分析研究，可以为解决永磁同步电机振动问题提供理论支持和实践指导。

开展对永磁同步电机振动问题的深入研究具有重要的理论和应用意义。

本文旨在系统地探讨永磁同步电机振动问题，分析其振动特点和机理，总结振动抑制方法，并通过实验研究和仿真分析进行验证。

希望通过本文的研究，能够全面了解永磁同步电机振动问题的影响及解决方法，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。

1.2 研究目的所要讨论的《永磁同步电机振动》是一个热门话题。

这本书旨在探讨永磁同步电机振动的特点、机理、抑制方法，并通过实验研究及仿真分析来深入剖析这一现象。

本书的研究目的主要包括：解析永磁同步电机振动的成因，探讨振动对永磁同步电机性能的影响，探讨振动抑制方法的有效性，为今后永磁同步电机振动问题的解决提供理论基础和实践指导。

研究目的非常明确，即通过对永磁同步电机振动进行深入研究，揭示其本质机理，探讨振动抑制方法的有效性，并最终评价振动对永磁同步电机性能的影响。

通过系统的分析和实验验证，期望为永磁同步电机振动问题的解决提供全面的解决方案。

2. 正文2.1 永磁同步电机振动特点永磁同步电机是一种性能优异的电机，在许多领域得到广泛应用。

由于永磁同步电机的结构特点和电磁特性，会出现振动现象。

永磁同步电机振动有以下几个特点：1. 高频振动：永磁同步电机由于磁铁和铁芯的特性，在工作过程中会出现高频振动。

这种振动频率通常在几千赫兹以上，对电机的整体性能和稳定性产生影响。

高速电机轴系统振动与噪声分析随着科技的不断进步，高速电机在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

然而，由于高速电机的运行速度较快，轴系统振动与噪声问题成为了制约其使用效果的重要因素。

本文将对高速电机轴系统振动与噪声进行分析，以期提供解决该问题的思路。

首先，我们来了解一下高速电机轴系统振动的原因。

一方面，电机的空载振动主要来自于电机轴上的不平衡。

高速旋转会使得轴上的质量分布不均匀，从而引起振动。

另一方面，电机的负载振动主要来自于轴上的负载不均衡。

比如，如果电机驱动着一台离心泵，则离心泵的设计和加工质量将会直接影响负载振动。

接下来，我们来探讨高速电机轴系统噪声的成因。

首先，电机的电磁噪声主要来自于磁场的变化。

在电机运行过程中，电磁场的变化会引起铁心、线圈等零部件间的相互作用，从而产生噪声。

其次，电机的机械噪声主要来自于传动装置和轴承。

传动装置的设计和工艺问题，以及轴承的磨损和材料问题，都会直接影响机械噪声的产生。

针对高速电机轴系统振动与噪声问题，我们需要采取以下措施进行分析和解决。

首先，对电机的振动进行测试和分析。

可以使用振动传感器来测量电机在运行时的振动情况。

通过分析振动频率和幅度，可以确定振动源，从而制定相应的解决方案。

同时，还可以使用有限元分析等方法，对电机结构进行模拟和优化，以减小振动产生的概率。

其次，对电机轴系统的平衡性进行优化。

可以采用静平衡和动平衡的方法，来对电机轴进行调整和改善。

静平衡主要指在电机轴的工艺制作过程中，采用适当的工艺参数和工艺措施来保证电机轴各部分的质量分布均匀。

而动平衡则是在电机轴安装运行之后，采用动平衡机等设备来对电机轴进行动态平衡调整。

此外，对于负载振动问题，需要重视负载的设计和加工。

在离心泵等负载设备的制造过程中，需要保证零部件的加工精度，尤其是叶轮的动态平衡。

同时，还可以通过减小离心泵的工作速度，来降低负载振动。

对于高速电机轴系统噪声问题，我们可以从以下几个方面入手。

永磁同步电机振动优化方案英文回答：Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) are widely used in various industrial applications due to their high efficiency, high power density, and low maintenance requirements. However, PMSMs may experience vibration issues under certain operating conditions, which can affect their performance and reliability. To address this issue, several optimization techniques can be employed to reduce vibration and improve the overall performance of PMSMs.One common approach to vibration optimization in PMSMs is through the design of the rotor structure. By optimizing the rotor's geometry, mass distribution, and material properties, it is possible to reduce the natural frequencies of the rotor, thereby avoiding resonance with excitation frequencies. Additionally, using damping materials or coatings on the rotor's surface can help to dissipate vibrational energy and further reduce vibrationlevels.Another effective vibration optimization technique is through the design of the stator windings. By carefully selecting the number of slots and poles in the stator, itis possible to minimize the electromagnetic forces that contribute to vibration. Additionally, using skewed slots or fractional-slot windings can help to reduce torqueripple and electromagnetic noise, which can also contribute to vibration.Furthermore, optimizing the control strategy of the PMSM can also help to reduce vibration. By employing advanced control algorithms, such as field-oriented control (FOC) or direct torque control (DTC), it is possible to suppress torque ripple and improve the overall stability of the motor. This can lead to reduced vibration levels and improved performance.In addition to these design and control optimization techniques, it is also important to consider the mechanical aspects of the PMSM in order to minimize vibration. Thisincludes ensuring proper alignment of the motor components, using appropriate bearings and couplings, and implementing vibration isolation measures.By implementing a comprehensive approach that encompasses both design and control optimization, it is possible to significantly reduce vibration in PMSMs and improve their overall performance. This can lead to increased efficiency, reliability, and lifespan of the motor.中文回答：永磁同步电机（PMSM）由于其高效率、高功率密度和低维护要求而被广泛应用于各种工业应用中。

高速电机振动异常分析及对策振动是所有设备在运行过程中普遍存在的现象。

异步电机在运转过程中会发生不同程度的振动。

尤其是2极电机，其转速较高，更易发生振动。

振动不仅影响电机的工作性能和寿命，还会产生有损于基础的动载荷和不利于工作的噪声。

振动严重时，会使机械零部件失效，甚至破坏而造成事故。

造成电机振动的原因很多，下面通过我司现场一台2极电机振动超标返厂修理的具体实例，来分析产生振动的具体原因并提出改进的措施。

标签：振动；动平衡；残余应力1 高速电动机振动超标案例我司一台电机型号Y3555-2的电机是国内某知名厂家生产的2极电机。

该设备投产运行17个月后后，振动值突然增大，经过解体检修更换轴承、对轮中心复测调整后，运行中振动依然超标，严重影响了机组正常安全稳定运行。

将其返回电机厂家修理，测试相关数据如表1。

其中测得振动值分别为驱动端端和非驱动端的水平、垂直和轴向振动值。

2 振动超标分析2.1 电机振动检查将此电机返厂解体，电机转子是在电机厂家1000kg圈带式动平衡机上做的平衡试验测试。

从转子不平衡量与整机振动测试值看，电机的转子平衡工艺和设备不存在问题，平衡精度是可靠的。

当不平衡量合格时，振动值也合格或相应的小，当不平衡量为225g时，振动值也大幅度上升。

说明造成这台电机振动超标的原因是转子不平衡量增加了。

2.2 转子不平衡量增加的原因分析这台转子的不平衡量初始状态数据厂家记录在5g左右；在我司投运17个月后，转子不平衡量分别增加到225g。

通过这台电机出厂时、返厂时和修后三种情况数据对比，振动和平衡的关系可以看出，虽然出厂时和修理后转子平衡精度按一个标准控制，不平衡量相差无几，但返厂修理后的振动状况远远好于出厂时的状况。

经过厂家现场试验和仔细分析，我們认为这主要是因为转子在初始状况本身存在残余应力。

这也是电机出厂前为什么我们每次平衡得到的平衡值都不一样的原因。

经过总装出厂，电机以2975r/min的负载运行一年左右的时间后，应力和变形不断进行，残余应力得到充分释放，变形得以恢复，于是转子质量分布趋于稳定。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.092永磁同步电机的振动控制研究①张小媛 董正刚 李祥志(江苏三江电器集团股份有限公司 江苏靖江 214500)摘 要：永磁同步电动机具有无噪音、节能、容易控制等优势，在实际工作中，为更好地发挥出永磁同步电机性能，积极了解其优势，同时积极分析同步电机的结构特点，并进行有效的仿真动态分析，及时明确了其振动频率。

本文首先介绍永磁同步电机，然后分析永磁同步电机产生的机理，最后分析永磁同步电机的振动噪音控制策略。

关键词：永磁同步电机 振动控制 研究中图分类号：TM35 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0092-02充分了解电磁对永磁同步电机噪音与振动等方面产生的影响，掌握更多的理论知识，创新永磁同步电机的噪音和振动模式，科学地进行永磁同步电机振动噪音的系统设计，便于及时掌握控制系统噪音设计的方法。

加强对永磁同步电机的软件和硬件设计，有效避免电流采样失真，并进行有效地控制系统优化，及时进行有效地振动测试，将电机振动特性作为控制系统的主要性能指标，更好的发挥系统功能，进一步强化了永磁同步电机控制系统设计的有效性。

1 永磁同步电机的相关介绍永磁同步电机可以将动能转化为电能，在发电机日常运行中，主要是通过这几种方式来获得励磁电流。

如：直流发电机供电的励磁方式，平时工作中有专用的直流发电机，这种发电机被称为直流励磁机，主要是通过大轴上的滑环来获得一定的直流电流，这种方式具有明显的过程安全、电能消耗小等特点；交流励磁机供电的励磁方式：采用交流励磁机来提供相应的励磁电流，借助静止的整流装置来进行励磁电流提供，保证了电流供应的有效性，这种方式具有一定的工艺方便、结构简单等特点；无励磁机的励磁方式：首先由发电机本身来获得励磁电流，再经过整流来获得一定的电能，运行中一旦出现故障问题，电流互感器及时为发电机提供更多的励磁电流，有效弥补整流变压器输出存在的不足[1]。

研究与交流S^edea/^c^ & 笔ccc^an^e 浅谈高速电机振动原因及其处理王立名佳木斯电机股份有限公司（154〇02)Essay on Vibration Cause of High-speed Motors and Its TreatmentWANG LimingJiamusi Electric Machine Co.,Ltd.摘要：对高速电机振动原因进行了分析，并介绍了 防振和抑振的主要措施。

对两台高速电机的振动进行了 具体原因分析，提出了处理方案并付诸实施，取得了较 好的效果。

关键词：高速电机振动处理措施中图分类号：T M301.4文献标识码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.l006-2807.2019.04.009A bstract: Analysis on vibration cause of high-speed motors is done as well as main means to prevent and elim­inate from vibration. Detail vibration cause analysis is per­formed onto 2 sets of high-speed motors, treatment profile is put forward and into action, gaining better effectiveness.Keywords: high-speed motors vibration treatment means振动是衡量机器产品质量的指标之一，通常 机械振动是有害的，它影响机器设计的工作性能 和寿命，产生的噪声不仅污染环境，还直接影响 人体健康，严重时还会导致整个机器或零部件的 损坏[1]。

多年来，高速电机的振动问题一直是电机日 常维护和检修的重点与难点。

由于引起电机振动 有多方面的原因，准确判定振动源较为困难，因此，掌握电机振动的知识，总结实际工作中的经 验教训，对解决高速电机振动很有好处。

高速永磁无刷电机转子轴动力学特性及其结构优化摘要所谓的电机是一种能够把电机产生的电能迅速转化为机械能的设备。

而传统所用的电机主要是指常规永磁电机所言，这种电机性能不好，容易受损和饱和，其定位力矩和启动都存在明显的问题。

而高速永磁无刷电机目前应用广泛，而且已经越来越成为国际电工领域研究的热点，也在航空、电工、化工、医学、军工等各个行业得到追捧。

特别对那些对电机质量和技术要求高的行业如航天和军事领域，对高速电机的要求更加严格。

从起源来看，高速永磁无刷电机最早开始于日本，目前日本几乎百分之九十以上的生产生活电机都是使用这种新型电机。

不仅可以节约能源，而且如果大规模使用这种电机还可以减少对环境的污染，起到一定的环保作用，这可以说是一种新型而理想的电机。

虽说高速永磁无刷电机在欧美日等发达国家已经得到普遍的推广，但是由于其高技术含量和高难度的控制性，目前还无法进行大规模投产使用，其目前使用范围仅限于那些高端的行业如航空和军事等方面。

本文采用理论建模和有限元仿真相结合的方法，通过对高速永磁无刷电机的动力学特性和工作原理进行研究分析，并提出对其结构优化的认识，建立高速永磁无刷电机转子系统动力学数学模型。

关键词：高速电机；永磁；动力学特性；结构优化AbstractThe motor is a kind of to be able to produce the electrical energy into mechanical energy equipment quickly.And used in the traditional motor mainly refers to the conventional permanent magnet motor, the motor performance is not good, easy to damage and saturated, torque and its positioning start there are obvious problems.And high speed brushless permanent magnet motor is widely used, and has increasingly become the international research hot spot in electrical engineering, also inthe aviation, electrical, chemical, medical, military and other industries get popular.Especially for those high quality and technical requirements of motor industries such as aerospace and military fields, more strictly to the requirements of high-speed motor.In addition with the improvement of national requirements for the environment, the traditional motor is bigger and the side effects of pollution to the environment to be being washed out gradually, because of its efficient low consumption and high speed motor performance is quick research and development. From the point of origin, the first high speed brushless permanent magnet motor started in Japan, Japan almost more than ninety percent of the motor is the use of this new type of production and life.Not only can save energy, but if the mass use of the motor canalso reduce pollution to the environment, have certain environmental effect, it is a new and ideal of the motor.Though high speed brushless permanent magnet motor in Europe and the United States, and other developed countries has been widely promoted, but due to its high technology content and difficult control, it is can't be used for large-scale production, its use scope is limited to those high-end industries such as aviation and military aspects and so on.Thus, for this type of motor yenji, is still in its early stages, still need further discussion and research.This article adopts the method of combining the theoretical modeling and finite element simulation, based on high speed brushless permanent magnet motor through analyzing the dynamic characteristics and working principle, and put forward the understanding of the structure optimization, high-speed dynamic mathematical model of permanent magnet brushless motor rotor system.Keywords:Highspeedmotor;The permanent magnet；Dynamic characteristics；Structure optimization目录摘要 (I)Abstract........................................................... IV 第一章绪论.. (7)1.1 选题研究的背景及意义 (7)1.2 选题研究的现状 (10)1.3 高速永磁无刷电机的系统发展现状 (14)1.4 选题研究的内容、目的及方法 (15)1.5 论文框架 (17)第二章高速永磁无刷电机的本体结构与工作原理 (19)2.1 高速永磁无刷直流电机的设计要求 (19)2.2 高速永磁无刷直流电机的本体结构 (21)2.3 高速永磁无刷直流电机的工作原理 (22)2.4 高速永磁无刷直流电机的重要尺寸 (23)第三章高速永磁无刷电机的材料构成与动力学特性分析 (25)3.1 高速永磁无刷电机的材料构成 (25)3.2 高速永磁无刷电机的动力学特性分析 (28)第四章有限元模式分析下的高速永磁无刷电机的转子强度 (33)4.1 有限元法介绍 (33)4.2 有限元的求解方法 (36)4.3 有限元模型及应力分析 (38)4.4 高速电机的转子结构及强度计算 (41)第五章高速永磁电机的转子优化设计 (46)5.1 高速电机的转子优化内容 (46)5.2 高速电机的优化设计的相关方法 (47)5.3 优化设计中对约束条件的确定 (49)第六章总结 (51)致谢 (54)参考文献 (56)第一章绪论1.1 选题研究的背景及意义1.1.1 选题的背景自80年代中国的改革开放起，至今中国已经走过了三十多个年头。