磁悬浮高速电机临界转速分析

张 芳 ，彭利明

1.空调设备及系统运行节能国家重点实验室，广东 珠海 519070

2.广东省高速节能电机系统企业重点实验室，广东 珠海 519070

3.珠海格力电器股份有限公司，广东 珠海 519070

1 转子动力学临界转速计算理论基础

1.1 临界转速的定义

由于材质不均匀及制造安装误差等原因，当转子的转速达到某一定值时，离心力持续作用电机转子激发的横向振动就会很强烈，振幅剧烈增大；若继续提高转子的转速，振动就会衰减，运转又趋于平稳；但当转速达到另一较高的定值时，强烈振动又重新出现，这种使转子产生强烈振动的转速便称为转子的临界转速。转子的工作转速不能与其临界转速重合或接近，否则会发生共振，而使轴系发生破坏。

1.2 临界转速的计算原理

对于一个实际连续的转子系统，经离散化后就变成一个多自由度系统，根据弹性力学有限元理论，对于一个N自由度线性弹性系统，其通用基本动力学运动方程如下：

在转子动力学中，上式需增加陀螺效应和旋转阻尼，其动力学方程如下：

式中：[G]、[B]分别为陀螺矩阵和旋转阻尼。陀螺矩阵[G]取决于转速，并且对转子动力学计算做主要贡献，这个矩阵对于转子动力学计算分析是必不可少的，旋转阻尼矩阵[B]也取决于转速，且明显地修改结构刚度，并且能够使结构产生不稳定的运动。

2 磁悬浮电机转轴临界转速计算分析

2.1 模型建立

转子作为旋转机械的核心部件，本身零件数量众多，属于复杂装配件，在高压、高流量的环境中运行，所涉及的相关理论极为复杂。……