Analysis of Electromagnetic Excitations in an Integrated Centrifugal Pump and Permanent Magnet Synchronous Motor

Kim Heesoo; Posa Atte; Nerg Janne; Heikkinen Janne; Sopanen Jussi T.

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Analysis of Electromagnetic Excitations in an Integrated Centrifugal Pump and Permanent Magnet Synchronous Motor

机译：离心泵与永磁同步电动机的电磁激励分析

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The effect of unbalanced magnetic pull (UMP) caused by air gap eccentricity on the vibration of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) is investigated. The force model is established analytically by the Maxwell stress method. For accurate consideration of the eccentricity condition, mixed eccentricity, axial-varying eccentricity, and eccentricity caused by motor frame vibration are modeled and combined. The model of the rotor-bearing system, which includes the UMP model, is developed with two different methods. In the first method, UMP is added as a linear negative spring to the rotor model, whereas in the second method, UMP is included as an external force. The rotor system of a centrifugal pump driven by an integrated PMSM is modeled using beam elements, and the two distinct modeling approaches for UMP are applied. From the results, the UMP effect on vibration and the difference between the two modeling methods are investigated. To verify the results of the analysis, experimental work is done with a pump test rig, and results of frequency spectra are obtained. Based on the analyses and experimental work, the negative stiffness effect and additional vibration excitations caused by UMP are examined.

机译：研究了气隙偏心引起的不平衡磁拉力（UMP）对永磁同步电动机（PMSM）振动的影响。通过麦克斯韦应力法解析地建立了力模型。为了准确考虑偏心条件，对混合偏心，轴向变化偏心和由电机框架振动引起的偏心进行了建模和组合。转子轴承系统的模型（包括UMP模型）是通过两种不同的方法开发的。在第一种方法中，UMP作为线性负向弹簧添加到转子模型中，而在第二种方法中，UMP作为外力包括在内。使用梁单元对由集成PMSM驱动的离心泵的转子系统进行建模，并应用了两种不同的UMP建模方法。根据结果，研究了UMP对振动的影响以及两种建模方法之间的差异。为了验证分析结果，使用泵测试台进行了实验工作，并获得了频谱结果。在分析和实验工作的基础上，研究了UMP引起的负刚度效应和附加的振动激励。

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来源
《IEEE Transactions on Energy Conversion》 |2019年第4期|1759-1768|共10页
作者
Kim Heesoo; Posa Atte; Nerg Janne; Heikkinen Janne; Sopanen Jussi T.;
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作者单位

LUT Univ Dept Mech Engn Lappeenranta 53850 Finland;

Sulzer Pumps Finland Oy Kotka 48600 Finland;

LUT Univ Dept Elect Engn Lappeenranta 53850 Finland;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Axial-varying eccentricity; Eccentricity by frame vibration; Permanent magnet synchronous motor; Mixed eccentricity; Unbalanced magnetic pull;

机译：轴心偏心率;框架振动引起的偏心;永磁同步电动机;混合偏心磁拉不平衡;

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