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。     

磁力齿轮内转子护套过盈量计算及其应力分析

针对磁力齿轮中转子在旋转时产生的离心力容易导致表贴式永磁体损坏的问题,将一个高强度过盈配合的保护套应用到永磁体的保护中。对内转子保护套与永磁体间的过盈配合量及其应力的计算方法进行了分析,对一台内转子速度为56 r/min,传动比为8的磁力齿轮,计算了内转子护套和永磁体的应力值以及护套的过盈量,并根据计算出的过盈量利用ANSYS Workbench15.0分析了护套和永磁体的应力,通过建立试验平台对稳定运行一段时间的样机进行了拆分,观察护套效果。研究结果表明:仿真结果接近理论计算值,内转子护套表面光滑无凸起,证明数值计算的准确性,该护套可用于保护永磁体。     

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。     

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。     

超高速永磁电机转子机械强度的实验研究

在超高速永磁电机运行时，电机中的永磁体会因难以承受巨大的离心力而破损。为了解决这一问题，基于1台超高速永磁电机，对电机转子的机械强度进行了仿真分析和实验研究。首先，基于1台超高速永磁电机，对其进行了应力有限元仿真，分析了护套厚度、过盈量、温度、旋转速度对转子应力的影响程度及其灵敏性；然后，基于上述分析结果获得了高机械强度转子的设计方案，并对不同运行工况下的超高速电机转子的应力进行了校核；最后，加工出了1台额定功率为7 kW、额定转速为150 000 r/min的超高速永磁电机，并对其进行了机械强度运行实验和空载特性测试。实验测试结果表明：永磁体应力在不同工况下均表现为压应力，其最大值为109 MPa,安全系数大于6,尚有较高的裕量；而护套应力的最大值为967 MPa,安全系数大于2,说明与永磁体相比，护套更易达到极限机械强度；同时，样机测试的空载反电势为362 V,与计算值的吻合度在98%以上，且该转子在超速运行数小时后，未见任何损坏。研究结果表明：所设计的电机转子具有高可靠性，可以满足电机超高速运行的需要。     

空压机电机性能与损耗数值计算研究

为了提高电机性能,本文对一款功率为10kW,转速为100krpm的空气压缩机的永磁电机进行了设计和分析。针对电机的设计指标,选择电机材料并计算出电机的性能和尺寸参数。对转速与电流、效率以及力矩的性能曲线来分析所选择的电机设计参数,同时利用有限元分析电机的定转子损耗。最后通过分析转子护套材料、以及转子与护套间过盈量的应力,分析过盈量范围对电机安全系数的影响。研究结果表明,采用水循环的定子,电流密度可以比普通电机偏大。同时,保护套与芯轴边缘损耗较大。     

高速电机转子碳纤维圆度误差对风摩损耗的影响

永磁体碳纤维护套圆度误差对转子表面风摩损耗和电机温度场具有重要影响,进而影响永磁体的不可逆退磁和电机运行的安全性,但该问题目前尚未圆满解决。为此,本文建立永磁同步高速大功率电机计入碳纤维护套圆度误差的气隙三维不可压缩稳态湍流数学模型,基于CFD对模型进行求解,研究永磁体护套圆度误差、冷却参数、转速和温度边界对转子表面风摩损耗的影响规律,并通过与经验公式的计算结果进行比较对模型方法进行特例验证。研究结果表明:随着圆度误差幅值的增大,转子表面风摩损耗不断增加,定子内表面和转子外表面的散热量亦随之增加。     

ANSYS在永磁电机转子强度接触有限元分析中的应用

扼要地介绍了ANSYS有限元软件求解接触问题时涉及到的基本概念和原理,介绍了接触有限元分析的具体步骤.应用大型有限元分析软件ANSYS,考虑永磁电机转子中永磁体和转子铁心的接触非线性状态,对永磁电机转子进行了三维有限元分析,得出了永磁电机转子的应力分布情况.整个分析求解过程也为类似的接触有限元分析提供了参考.     

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。     

基于接触非线性理论的高速电机转子过盈配合分析计算

根据接触非线性理论,建立了某高速电机转轴、套筒和转子铁芯之间的过盈配合计算模型,较为精确地计算了多个配合接触面之间的接触压力和相应构件的应力与变形情况及从静止到旋转的变化过程,得出了一些有益的结论.为以后的高速电机多个配合面之间过盈量的设计提供了很好的理论依据.     

Design and testing of CFRP sleeve for a high-speed permanent magnet synchronous motor with surface-mounted rotor

Journal of Mechanical Science and Technology - A high-speed (HS) permanent magnet (PM) synchronous motor (HSPMSM) with a carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) protective sleeve in the...     

基于有限元的高速旋转主轴过盈配合研究

主轴是高速机床的核心部件 ,机床主轴与电机转子间过盈配合特性是影响主轴性能的重要因素。离心力的存在 ,使得过盈配合特性发生了很大的变化 ,尤其当主轴高速旋转时 ,其影响更加明显 ,成为影响过盈配合特性的主要因素。借助于弹塑性接触有限元法 ,建立了高速旋转主轴与电机转子间过盈配合的有限元模型 ,仿真模拟了过盈量、旋转速度 (离心力 )对过盈配合面间的应力、位移、接触应力的影响。     

考虑多约束条件的磁浮列车节能型永磁电磁磁铁优化设计

为降低悬浮能耗,在不改变中低速磁浮列车F型轨道结构和车辆结构前提下,提出一种适合工程应用要求的全尺寸永磁电磁混合磁铁的结构优化设计方法。给出一种永磁体安装于铁心一侧、永磁体极面积可调整的混合悬浮磁铁方案。根据混合磁铁电磁力的非线性模型,分析承载能力与永磁体的厚度、极面积、最大磁能积以及电磁线圈安匝数的约束关系,提出基于有约束的非线性规划策略的混合磁铁的结构优化设计方法。单转向架试验表明,该新型混合磁铁与常规电磁铁的悬浮能力相当,悬浮功耗显著降低。     

基于DSP永磁无刷直流电动机位置伺服系统

介绍一种基于数字信号处理（DSP）无刷直流电动机位置伺服系统。该系统充分利用了DSP周边端口丰富,运算速度快的特点。使系统硬件结构简单,实验表明,系统具有良好的定位性能。     

轧机油膜轴承锥套微动损伤机理和多极边界元法

为揭示大型轧机油膜轴承等过盈量弹性结合锥套与辊颈粘结事故的产生机理,采用多极边界元法定量描述锥套与辊颈在液压胀形装配过程中的接触应力分布规律,发现锥套与辊颈装配就位时两端区域接触压力高度集中现象,其最大值超过辊颈屈服极限致使辊颈表面生成对应塑性变形的高应力区.通过过盈配合轴套与悬臂轴组成的旋转试验装置,对油膜轴承锥套与辊颈在轧制负荷下进行微动损伤模拟试验,证明辊颈与锥套随着轧辊转动存在相互微动现象,讨论轧制过程中锥套与辊颈两端高接触应力区域微动疲劳损伤导致两者发生粘结的机制.阐明等过盈量弹性结合锥套结构的不合理性,否定原有锥套淬火硬度低而导致粘结事故发生的观点.     

新型锰铜合金圆环类部件动力学特性测试研究

根据基础激振-共振质量法测试原理设计专用的实验测试系统,对作为高速旋转引信实验机减振部件使用的新型锰铜合金圆环类部件进行动力学特性测试。获得测试对象的刚度系数、阻尼系数以及损耗因子等动力学特征参数值与使用频率、作用力幅值以及合金厚度之问的对应关系。从微观晶粒运动角度,结合应力、应变以及振动能量等特征值变化,对获得的新型锰铜合金环类部件的测试结论进行理论分析。通过实验测试得出新型锰铜合金适合作为高速旋转设备减振部件的结论。     

电动汽车稀土永磁电动机驱动系统

为满足电动汽车驱动要求,研制出以稀土永磁电动机及其控制技术为核心的一种电动汽车动力驱动系统,在电动汽车上应用一种全新的牵引电动机自动控制模式。与此电动机相匹配研制出一种结构简单、性能匹配优良的线控两挡行星齿轮变速器。就电动机驱动系统力矩特性对电动汽车纵向舒适性的影响进行初步分析。在自动弱磁的控制策略下,续流增磁稀土永磁电动机系统可以满足电动汽车对驱动系统的要求。电动机与两挡变速箱匹配,可保证驱动系统工作效率在全车速范围内稳定在较高水平。