对于电机定子模态而言,通常不是按传统的阶次顺序(按频率从小到大)来描述它们,而是按空间节点数的顺序来描述,这在很大程度上是因为受激励的电磁力波的振型的影响。
1、传统模态阶次表示方式
传统模态阶次的顺序都是按着模态频率从小到大的顺序排列,如表1所示为某结构的前10阶弹性模态,模态顺序按频率从小到大的顺序排列。
表1 某结构的前10阶弹性模态
2、以节点数或反节点数表示模态阶次
节点是指模态振型值为零的位置,也就是说在振型动画中,不动的点即为节点,也是模态振型与原始未变形的结构的交点位置,并且每一阶模态的节点位置都不相同。反节点是指振型值最大的位置,不同模态的反节点位置也不相同。节点与反节点如图1所示。
图1 节点与反节点
在一些文献中经常看到用mode(m,n)来描述模态的阶次,这两个数可能是指两个正交方向的节点数,也可能是指两个正交方向的反节点数。如对于二维平面类结构的某一阶mode (m,n)而言,m是指沿平面一个方向模态振型的反节点数,n是指平面内与前一个方向正交的方向的反节点数。如图2所示为某平面类结构按这种方式表示的模态。
mode (1,1)
mode (1,2)
mode (2,1)
mode (2,2)
图2 某平面类结构的模态表示方式
对于圆形、圆盘形或圆柱形结构而言,也用mode (m,n)来描述模态,但这些的m,n则分别指两个不同方向的节点(节圆或节径)数。如图3所示为某圆盘类结构的模态振型,此时m表示节径数,n表示节圆数。
mode (0,1)
mode (1,1)
mode (2,1)
mode (0,2)
图3 圆盘类结构的模态表示方式
3、电机定子模态的空间阶次
电机的定子是一个空心圆柱形结构,如图4所示,当用mode (m,n)来描述其模态时,m表示轴向的节点数,n表示周向节点数。但这里的n是周向节点数的一半,也可以认为n是径向的瓣数。周向各阶模态振型如图5所示,红色表示振型,黑色表示未变形图。
a)定子实物
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电机定子模态的空间特征