高速表贴式永磁电机转子强度分析

随着科学技术飞速发展,永磁电机也正不断完善与改进。与传统电动机相比,永磁电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高以及功率因数高等优势,主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机中。而高速永磁电机也存在永磁体无法承受离心力引起的拉应力、转子温度分度不均等缺点,因此对永磁电机转子强度进行有效分析研究,改善机器应用性非常重要。基于机械强度设计、电磁设计以及转子动力学设计等理论知识,采用有限元法计算方法,经过相关研究试验,设计一种基于多物理场耦合高速永磁电机转子优化设计方法。     

高速永磁电机转子静力学与模态分析研究

高速永磁电机运行时转子产生较大离心力,为了避免电机转子失效,在设计阶段对电机转子静力学与模态分析至关重要。以转速高达90000 r/min永磁发电机为研究对象,通过三维软件UG建立该高速电机转子模型,在ANSYS软件中对转子进行静力学分析,得出电机转子在高速工况下变形和应力分布规律;通过模态分析,得到了电机转子结构固有频率和振型云图,最后进行了样机制作并配套永磁发电机。相关研究工作为高速永磁发电机设计提供了一定参考价值。     

高速内置式永磁转子设计与机械特性分析

针对内置式永磁电机转子高速运行时易损坏问题,对内置式永磁电机转子的电磁与机械特性综合设计进行研究。采用等效圆环解析法分析各参数对内置式转子机械强度的影响,重点研究高速离心力影响下内置式永磁转子的结构设计。分析转子电磁以及机械特性与加强筋宽度、几何形状之间的关系,对高速永磁转子进行优化设计,得出高速内置式永磁转子的设计规律。     

高速磁悬浮永磁电机多物理场分析及转子损耗优化

为提高高速磁悬浮永磁电机的综合性能,得到最优的设计参数,针对一台30kW,48 000rpm的磁悬浮电机进行了电磁场、转子动力学以及转子强度分析,提出一种基于多物理场分析结果的电机尺寸优化方法。使用ANSYS以及ANSOFT对电机进行建模和有限元分析,并用ISIGHT软件进行集成优化设计。以转子损耗最小为优化目标,电机几何尺寸为设计变量,在优化过程中考虑尺寸变化对电机转子模态以及强度的影响,以尺寸、电机电磁性能、力学性能等为约束条件。经过优化后,电机的转子损耗减小16.7%,其余性能均符合设计要求。根据优化设计结果加工了样机并进行电机对拖与温升实验,结果证明了优化设计的合理性,验证了本文提出方法的正确性。     

高速永磁电机特点与设计方法的探究

本文以高速永磁电机为探究对象,介绍了高速永磁电机的特点,阐述了电机的转子设计和定子设计,重点探究了高速永磁电机场路结合设计方法,给出了高速永磁电机设计与分析过程,并利用有限元法确定磁路计算中的主要系数,通过试验验证方法的正确性,对高速永磁电机设计具有一定的指导意义。     

高速永磁电机设计技术探讨

本文梳理了高速永磁电机存在的技术问题,从定转子结构与材料、轴承结构以及降低噪音三个方面入手,对高速永磁电机的设计技术进行综述,对高速永磁电机的相关设计工作提供有益的参考借鉴。     

高速永磁无刷电机转子模态分析与试验研究

在高速永磁无刷电机转子设计中,为了提升电机运行的稳定性,避免转子高速失稳所引起的振动和设备损坏,通过NX软件建立了转子几何模型,导入转子动力学分析软件SAMCEF ROTOR进行求解,获得了高速永磁无刷电机转子的固有频率与振型图;通过试验模态分析实测其固有频率与振型,两者数据作比较,结果吻合。验证了动力学模型的正确性,了解了高速永磁无刷电机转子的低阶振动特性,为高速永磁无刷电机的转子设计与优化提供了有效手段和方法参考。     

磁钢充磁方式对高速永磁电机性能的影响研究

针对高速永磁电机的充磁方式问题,对一台250 k W,67 000 r/min高速永磁电机的径向充磁、平行充磁和Halbach充磁3种永磁体充磁方式进行了研究,对不同充磁方式给高速永磁电机气隙磁场、齿槽转矩、损耗的影响进行了分析。利用有限元分析的方法,根据实际的充磁方式,在有限元软件中建立了高速永磁电机模型,对高速永磁电机不同充磁方式下的性能进行了研究,对比分析了平行充磁、径向充磁及Halbach充磁这3种充磁方式对高速永磁电机气隙磁场、齿槽转矩、定子空载铁耗、转子涡流损耗、额定运行时总损耗等的影响,并且总结了高速永磁电机理想的充磁方式。研究结果表明:采用平行充磁方式时高速永磁电机的气隙磁密波形更趋于正弦、齿槽转矩更小,电机的总损耗最小,运行性能更优。     

飞轮储能系统中高速电机转子的分析设计

为解决表贴式永磁电机在高速场合下运行的问题,针对高速发电/电动机的转子设计,对转子强度与转子涡流损耗两个问题进行了研究,对一台应用于飞轮储能系统中80 kW表贴式高速永磁无刷直流电机,使用解析法研究了过盈量、保护套筒厚度与转子机械性能之间的关系,开展了定子槽口宽度、气隙长度、护套厚度等参数对转子涡流损耗的影响,得出了减小定子槽口宽度、增加气隙长度、减小护套厚度可以降低涡流损耗的结论。在保证强度的前提下,进行正交分析,得出了一套可以降低转子损耗,提高材料利用率的优化的定转子方案。使用有限元法对方案进行了验证。研究结果表明,该转子设计合理可靠,可以满足设计要求。     

混合定子铁心再制造电机应变数值仿真与转矩不平衡分析

提出将永磁电机的机壳、端盖、转子等零部件留用，定子铁心更换为由非晶合金叠片和硅钢叠片轴向混合叠压而成的混合定子铁心的永磁电机再制造方式。以一台混合定子铁心再制造电机为对象，分析了电机的空载气隙磁密轴向分布规律；计算了非晶合金定子和硅钢定子对应的径向力密度，应用电磁机械耦合模型对再制造电机应变进行数值分析；研究了再制造电机单位电磁转矩轴向分布规律，给出了再制造电机电磁转矩计算公式，发现了非晶合金定子和硅钢定子对应电磁转矩不相等引起的转矩不平衡现象，分析了转矩不平衡对转子铁心的影响。制作了再制造电机并进行了振动试验，试验结果证明了分析的正确性。     

内置高速永磁电机转子机械应力仿真分析

高速电机在运行过程中,转自核将产生巨大的离心力,从而使转子中的应力急剧增加,进而可能导致转子的破坏,因此转子机械应力分析是高速电机转子机械设计的重要组成部分。本文围绕一台小型内置高速永磁电机,基于参数化建立了转子的有限元模型,分析了高速下珠子的应力分布,并且研究了转子结构参数对最高应力的影响。     

永磁电机转子中永磁体与护套的过盈量分析

高速永磁电机转子中表贴式永磁体与高强度非导磁合金护套过盈装配,护套与永磁体之间通过过盈配合产生压应力,其中的一部分过盈压应力用于抵消由于电机转子高速旋转而产生的对永磁体的离心拉应力,同时必须剩余一定的过盈压应力以保证永磁体在电机运行时的工作稳定和安全。以一种高速永磁电机转子为例,计算了电机转子护套和转子永磁体之间的过盈压应力,以及各转速下的合理过盈量,为高速永磁电机转子设计及护套与永磁体的过盈装配提供有价值的理论参考。     

某新型高速永磁电机结构分析及临界转速计算

针对高速永磁电机的设计特点,就某新型高速永磁电机的结构特征进行重点论述,在设计该电机的定子腔结构时,用倾斜槽替代了传统用的平槽,采用理论分析和有限元方法相结合的手段对该电机的结构进行了分析,磁场分析结果显示,采用倾斜槽结构有效地减少了系统的漏磁,整个磁路设计合理;在采用过盈装配工艺进行结合的护套和永磁体在静止和高速状态下都能保持适当的界面压力,实现转子护套对永磁体的有效保护;通过其物理模型计算得到转子系统只有一个较低的临界转速。结果表明该类型高速永磁电机结构合理,安全可靠,且在高速运转过程中很快跨越较低的临界转速,升速过程运转平稳。     

高速永磁同步电机的转子结构强度分析研究

针对高速永磁同步电机转子结构设计及强度问题,对转子结构形式和永磁体材料的选择、轴径尺寸的确定、护套与永磁体之间的过盈配合、转子强度分析方法等方面进行了研究。开展了护套与永磁体之间过盈量的理论分析,使用解析法建立了转子动态过盈量的计算公式,提出了高速永磁同步电机转子的结构强度校核方法。在理论分析的基础上,利用ANSYS-workbench有限元软件对一台最高转速为7 2000 r/min的10 k W高速永磁同步电机的转子进行了热-结构耦合强度分析计算。研究结果表明,永磁体与护套之间的动态过盈量决定了转子的强度,该电机转子的过盈量最佳值为0.03 mm~0.05 mm,该转子设计合理可靠,可以满足设计要求;该有限元仿真方法能够方便地实现内嵌式转子的结构强度分析,为转子的结构优化设计提供一定的依据。     

开式通风冷却磁悬浮高速永磁电机设计及性能分析

本文以一台24 000r/min、130k W的开式通风冷却的磁悬浮高速永磁电机为例,对定转子关键部分的设计、计算进行了详述;在此基础上,建立了电机的有限元计算模型,对空载、负载以及短路状态的电磁性能进行了计算;并对电机的定子铁耗和铜耗、转子涡流损耗以及高速状态的转子与空气的摩擦损耗进行了分析和计算;建立电机的温度场和流体场的三维耦合模型,应用有限体积法计算了电机各部位负载状况下的温度分布情况;最后制造和测试了一台样机,结果表明设计的准确性。     

高速永磁同步发电机3种结构对比研究

高速永磁同步发电机传统结构是转子永磁体径向励磁分布绕组结构,在此基础上研究了其它两种结构：Halbach阵列励磁分布绕组结构磁密分布曲线、反电势曲线、相电流曲线等发电机特性;仿真结果为高速永磁同步发电机的进一步优化和径向励磁环形绕组结构.利用场路耦合有限元法分析了3种结构下的电机空载和负载特性,得到气隙设计提供了理论参考.     

基于ANSYS的高速永磁电机转子模态分析

为避免某款高速永磁电机的转子在运行时与外界响应产生共振,运用有限元分析方法、ANSYS软件对高速转子进行了模态分析和仿真,获得了该转子的8阶固有频率、振型和坎贝尔图。研究结果表明:该转子的额定转速(60 000 r/min)远低于其临界转速,不会出现共振现象。研究结果可以为相似高速转轴的设计提供理论基础。     

新型永磁同步无轴承电机的设计

对一种新型薄片式永磁同步无轴承电机的设计进行了分析。从无轴承电机和普通永磁电机的基本原理出发，通过对各种转子结构的比较，研究它们的磁场分布，提出了一套优化的转子结构。与传统的电机相比，内转子薄片式永磁同步无轴承电机的结构比较特殊，它的运行原理、分析和设计与普通无轴承电机有着较大的不同且应用前景广阔。着重阐述了内转子薄片式永磁同步无轴承电机的工作原理和控制方法。     

空压机用高速电机电磁结构设计与仿真分析

针对燃料电池系统之供气子系统中的关键部件压缩机所使用的高速电机的结构设计和性能分析展开研究,完成符合应用要求的最优设计.针对具体空压机的应用,对比各种不同类型的电机,设计一款永磁同步高速电机.根据具体需求,确定电机设计方案,并在此基础上运用Ansofi软件完成对电机的建模;确定永磁同步电机的定转子结构以及气隙大小、永磁体充磁等具体参数,使其初步满足性能要求.然后对所得模型进行电磁特性有限元仿真,根据仿真结果不断优化电机结构.最后,针对所设计的高速电机气隙较大这一特点,通过RMxprt和Maxwell三维仿真计算对电机的端部漏磁情况做较为简单的结果分析.结果表明,电机端部的电磁特性的确发生了变化.     

永磁电机数控装配机的设计研发

对于中、大规格的永磁电机,由于永磁体的磁力作用,将转子组件与定子组件装配在一起的总装工序极其困难,因此要设计一种永磁电机定子、转子数控装配机。通过对某公司生产的GK813系列电机进行永磁电机数控装配机的整机结构设计,把装配机分为多个模块进行具体的设计,再按照永磁电机数控装配机的工装步骤进行数控设计,得出装配时定子与转子的静不平衡吸力的分析结果,经实践验证该设计采用柔性装配,可提高永磁电机装配质量。