高速永磁电机转子结构与强度分析

分析了高速永磁电机的转子结构、材料和性能之间关系,并对转子的强度计算进行详细介绍,并提出了高速永磁电机转子支撑技术、转子结构、表贴式转子强度以及内置式转子强度的分析方法。     

高速永磁电机转子设计与强度分析

文中介绍了高速永磁电机的设计特点，重点论述了永磁材料和转子结构型式的选取、主要尺寸的确定与转子强度的分析和计算方法。目前永磁电机多采用烧结钕铁硼永磁材料，其抗压强度较大而抗拉强度很小，永磁体难以承受转子高速旋转巨大离心力产生的拉应力，必须在永磁体外设置高强度非导磁防护套，采用过盈配合给永磁体施加一定的预压力。文中介绍了采用解析法和数值分析有限元法进行高速永磁电机转子强度分析的实用技术，并给出了对一台额定转速为60000r／min的高速电机永磁转子强度的分析计算结果。     

基于强度和磁密的永磁电机转子结构优化

永磁电机转子作为储能飞轮的核心部件,需要具有较高的磁性能同时要满足材料结构强度要求。本文针对此问题,采用了综合评分法来衡量电机转子的电磁特性和力学特性。通过五因素四水平16项组合的优化方案,调整电机转子铁心结构参数,求出了因素主次顺序和最优组合。试验结果表明,在电机气隙磁密的基波幅值不变的情况下,转子最大应力值由原来的407.8 MPa,降低到了325.9 MPa,安全系数达到了1.227倍,满足了电机转子强度的设计要求。本研究提出了一种基于强度和气隙磁密的永磁电机转子结构优化方法,通过综合评分法实现了电机转子的气隙磁密的基波幅值与最大应力的综合指标的最优化。该方法可以解决大功率储能飞轮高速电机转子结构强度问题,提供了理论方法解决方案。     

盘式电机转子和定子的自动成形

一、引言盘式电机以其结构简单紧凑、轴向尺寸短、节约原材料、下线方面、能实现自身制动等优点而日益得到电机制造业的重视。世界发达国家,如美国、澳大利亚、瑞士、日本等国早已形成对盘式电机的系列生产。80年代中期,盘式电机也逐步在国内某些起重机械、     

基于内聚力模型的永磁电机转子强度分析

目前,针对内置式电机转子强度的研究,主要集中在转子的结构形状和尺寸大小上,并未考虑到铁心与磁钢之间的环氧树脂胶的影响。以500 kW永磁电机转子为研究对象,充分考虑到胶对电机转子的影响,首次提出了基于内聚力模型的电机转子强度分析方法,并给出了内聚力理论模型。通过基于内聚力模型的仿真结果与未考虑胶的仿真结果对比分析得出,基于内聚力模型的仿真结果更加符合实际情况,铁心应力有明显减小,磁钢应力分布更均匀,整体的径向位移变小。对不同强度胶的电机转子分析,通过铁心强度、磁钢强度、接触间隙、接触压强及径向位移等数据优化得出,500 kW电机转子的设计中,选用11MP强度的胶为最佳,使得电机转子铁心和磁钢综合强度最优。     

一种新型永磁电机转子结构的对比分析

随着永磁电机的大量投产,逐渐暴露了永磁电机最大最致命缺点—成本过高,这个缺点限制着永磁电机的未来。现在有一种新型永磁电机转子结构可以降低成本,解决掉永磁电机出现的缺点。现以710kW-6极10kV永磁电机为例,利用Ansot软件,同时对永磁电机的传统转子结构和新型转子结构进行仿真分析,充分了解磁路结构的差异性,证明这种新型永磁电机转子结构能够节省成本。     

MW级高速永磁电机转子强度敏感性分析

针对MW级高速永磁电机表贴式转子结构强度问题,以一台1.12MW、18000r/min高速永磁电机为例,建立三维转子结构有限元模型,计算极限工况下永磁体及护套的应力;以护套材料、隔磁件材料、护套厚度、护套与永磁体之间过盈量等为输入变量,转子应力计算结果作为输出变量,建立正交试验数据,采用方差分析法对转子结构强度进行敏感...     

永磁电机转子强度接触有限元分析

永磁电机转子强度计算的难点在于电磁场产生的电磁力与边界接触力的耦合作用的计算.本文应用有限元分析软件Ansys,通过二维电磁-结构耦合场对永磁电机转子强度进行求解,获得了在计及电磁耦合作用条件下的永磁电动机转子强度计算结果,并得出了电机转子的应力分布情况,为此类电机设计提供了参考.     

多层护套结构高速永磁电机转子机械强度与损耗分析

针对表贴式高速永磁电机转子护套与永磁体之间过盈配合单一、护套内外表面上作用力跨度较大的问题,提出一种多层护套转子结构,能有效减小护套的总厚度。在满足转子机械性能的前提下,多层护套转子结构通过在每层护套之间施加适当过盈量的方法使护套整体的受力分布更加均匀,提升了护套的使用效率,因此总厚度相比单层护套更薄。为快速分析多层护套转子结构的受力情况,建立了该结构的二维应力场解析计算模型。基于解析模型提出了一种多层护套的设计方法,并用该方法对一台高速永磁电机的转子进行设计,且通过有限元分析验证了该设计方法的准确性。最后,将所设计的多层护套与原单层护套相对比,该结构的护套厚度减小了10%、转子涡流损耗减少了12.6%。     

盘式转子绕线模设计

1 引言我厂试制生产的一种圆盘式电机,转子不用铁心,而是用Φ0.2mm的粘铜线绕成若干棱形圈,组成圆片式线圈,然后与塑料圓片粘结而成。图1是一个圓盘式转子线圈,由多组棱形式线圈组成。绕制时,根据电性能的需要,     

燃料电池空压机电机转子结构研究

针对燃料电池空压机高速电机转子易因高速失稳而损坏、因转子过重而导致空气轴承加速磨损的问题,使用有限元法对不同转子结构的转子应力和临界转速进行了研究,提出了一种轴向预紧固定磁钢的空心转子结构。以一台额定功率35 kW,峰值转速100 000 r/min的超高速永磁电机为例,综合对比分析了不同转子结构在转子强度、临界转速、质量、转动惯量、装配工艺性以及可靠性等方面的优缺点。对比结果表明,虽然新转子结构在转子强度上稍差于几种常见转子结构,但在其他方面均具有优异的特性。最后,根据新转子结构制作了空压机样机,试验结果表明,该样机可以在100 000 r/min转速下稳定运行,验证了新转子结构设计的合理性。     

大功率立式电机转子有限元结构分析与优化

基于Pro/Engineer建立了某型号的大功率电机转子的实体模型和虚拟样机模型,在MSC.PATTERN/NASTRAN环境下,利用有限元方法进行了电机转子的动力学仿真、应力位移仿真,得到了转子两端轴承的力学状态、转子的应力、位移等参数值.根据仿真结果,进行了转子的强度和刚度校核,分析了转子的主要破坏形式和危险位置.结果表明现有电机转子的结构基本满足设计要求,并在此基础上优化转子外径和支承结构,减小电机振动,优化工艺,为同类产品的开发和改进提供了参考.     

盘式永磁电机定子固有频率的研究

本文介绍了一种新的解析法来计算盘式永磁电机定子的固有频率,通过实验证明了利用该解析法估算盘式永磁电机定子固有频率的可行性。通过实验,分析了定子开槽、端盖和绕组对定子固有频率的影响。最后得到一些结论,为盘式电机的模态研究打下基础。     

基于ANSYS的高速表贴式永磁电机转子强度分析

对于表贴式转子结构的高速永磁同步电机,其转子在高速运行时会承受相当大的拉应力,为保证高速电机安全稳定运行,通常会在永磁体外加一层护套,并采用过盈配合对表贴式永磁体施加预压力,该护套采用不导磁合金材料,在有效保护永磁体的同时不影响电机的磁路。首先在理论层面对表贴式高速永磁电机转子进行强度分析,然后通过ANSYS Workbench对一台24kW、20000r/min的表贴式高速永磁电机转子进行有限元仿真,对比了不同静态过盈量、合金护套厚度、材料温度特性等因素对转子强度的影响,同时校核了该模型护套及永磁体的强度,并对高速永磁电机转子机械设计规律进行了总结。     

隐极式高速永磁电机转子强度分析

针对隐极式高速永磁电机转子强度问题,推导了高速实心磁钢转子强度设计的解析表达式,提出一套有效的高速转子过盈量的工程计算方法.以一台10 kW,额定转速60000 r/min的永磁同步电机为研究对象,对转子各部分的应力分别进行了解析和有限元分析计算,两种方法的计算偏差在2％以内.研究表明,对于实心磁钢转子,磁钢径向和切向...     

1430kW永磁同步牵引电机转子冲片强度分析

转子冲片强度满足要求是保证电机安全运行的关键.运用有限元法对客运机车用1430 kW永磁同步牵引电机的转子冲片强度进行数值仿真与分析,采用不同加载方式计算对比,建立在永磁同步牵引电机设计初期更合理的转子冲片强度分析方法,并通过调整隔磁桥厚度和隔磁桥与极中心线间夹角θ对转子冲片结构进行优化,改善了电机转子冲片的应力水平.     

大功率高速永磁电机柔性转子系统模态分析

高速电机的转速高、转子细长,与常速电机相比接近临界转速的可能性大大增加,当电机额定转速接近临界转速时,电机会发生剧烈的振动,甚至使转子损坏。大功率高速电机的转子长度远远大于转子直径,很难设计为刚性转子,需要穿越1阶临界转速,工作在1阶临界转速和2阶临界转速中间的安全区域,而这个安全区域的范围却很小,这对大功率高速电机转子系统的动力学设计带来了极大的困难。基于一台1.12MW、18 000r/min的高速永磁电机,对转子系统的动力学特性进行理论分析,对有叶轮和无叶轮状态下的转子模态和临界转速进行计算,分析轴承支承刚度、陀螺效应以及转子主要尺寸对临界转速的影响,并通过样机进行了实验验证,总结了相应的规律,为大功率高速电机挠性转子的设计提供了参考。     

高精度盘式永磁电机温度分析与研究

以高精度无槽盘式永磁电机为研究对象,建立了电机三维电磁仿真模型。详细分析了该电机反电动势和转矩特性,避免由高次谐波引起的定、转子及永磁体涡流损耗,有效改善了电机的热性能,为进一步研究打下基础。建立了三维温度场仿真模型,分析了热源分布和传热过程,计算了电机在自然散热条件下温度的稳态分布。最后通过电机温升试验,验证了理论分析的正确性与合理性。     

高速永磁电机的转子涡流损耗分析

在高速永磁电机中,转子涡流损耗会使转子温度升高,影响电机效率等性能,甚至导致永磁体过热退磁.针对高速永磁电机中的转子涡流损耗问题,进行了解析分析和有限元计算,分析了产生转子涡流损耗的谐波来源,研究了不同定转子结构电机的转子涡流损耗,分析了定子槽数、槽口宽度、气隙长度、屏蔽层、定子齿开辅助槽对转子涡流损耗的影响.结果表明,增加定子槽数、减小槽口宽度、增加气隙长度可以减小转子涡流损耗;在护套和永磁体中间加一层高电导率屏蔽层能有效减小永磁体的涡流,且选择合适的屏蔽层厚度能够进一步减小转子涡流损耗;提出了使用合适宽度、深度、角度和槽型的辅助槽来减小转子涡流损耗、帮助电机散热的新方法.对高速永磁电机的研制具有重要的理论研究和工程应用价值.     

磁极分段式高速轴向磁通永磁电机转子强度研究

为了满足机械强度要求,高速永磁电机通常采用径向磁通结构。随着非晶合金等新型超薄软磁材料的发展,高速高频轴向磁通永磁电机逐步引起关注。为此,针对一种适合于高速运行的磁极分段式轴向磁通永磁电机转子结构进行研究。建立了该转子结构强度解析计算模型,分别利用解析法和有限元法计算了不同极弧因数、转子轮缘宽度以及转子磁极分段数对转子机械强度的影响规律。同时研究了磁极分段式结构对轴向磁通永磁电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和转矩密度等电磁性能的影响。结果证明采用磁极分段式结构能有效提高转子强度,相关研究工作为高速轴向磁通永磁电机的设计提供参考。