电机驱动非理想振动系统的索末菲效应

作     者：丁川 甘子川 王笑 宋汉文 

作者机构：同济大学航空航天与力学学院 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目（12272266）资助 

主　　题：Sommerfeld效应 转子系统 振动系统 非线性动力学 

摘      要：真实转子系统无法提供理想恒定驱动，随着电机输入电压升高，在系统固有频率附近会出现长时间平均转速停滞和多稳态跳跃，称为“索末菲(Sommerfeld)效应。非理想电机运行时会经过索末菲效应作用区，而长期陷于这一区域时电机转速剧烈波动，会严重影响电机寿命。简化忽略转速波动而注重稳态平均转速，无法观察系统内部受力变化，因此借助数值分析研究电机-振动系统作用过程。建立了非理想直流电机-质体-不平衡转子系统的机电耦合动力学模型，通过Matlab/Simulink建模，分析了振动系统各内力分量的变化规律，考察了索末菲效应产生、演变和消失过程。观察到非理想系统进入共振区后，恢复力、惯性力和阻尼力将突然产生偶数倍频成分，导致系统在平均转速与固有频率渐进一致的前提下，产生快转、停转乃至反转剧烈交替切换的现象，并在输入电压大于临界电压后结束跳跃。研究描述了由于非理想驱动系统展现的非线性行为，最后为振动系统动力设计提供指导并确保动力设备正常运行。