考虑轴间填充物的高速永磁电机转子强度分析

针对表贴式高速永磁电机在高速高温工况下的转子强度分析问题,提出考虑轴间填充物的电机转子结构模型。基于厚壁圆筒经典理论进行转子强度的解析分析,推导出各部分统一的解析表达式,从而得出各部分的切向应力和径向应力,并与有限元应力分析结果相比较,发现两者计算结果相近,验证了解析法的正确性。永磁体切向应力偏大是高速永磁电机损坏的关键因素之一,与未考虑轴间填充物电机转子结构的模型相比,考虑轴间填充物的电机转子结构模型的永磁体切向应力偏小6.1%,而其他区域的应力相差较小。基于轴间填充物的转子结构模型为表贴式高速永磁电机转子热态强度分析提供了一种新的思路。     

基于遗传算法的高速电主轴永磁电机齿槽转矩优化

为了提供高速电主轴的功率密度及动态性能,采用永磁电机方案。然而由于永磁体与有槽铁心相互作用,产生齿槽转矩,引起振动和噪声。在永磁电机结构中,影响齿槽转矩大小的有多种因素,本文利用遗传算法对一台高速电主轴永磁电机的永磁体的最大厚度,极弧系数和磁极中心偏移量进行综合优化,得出减小齿槽转矩的优化方案。结果表明,通过遗传算法优化得到的电机结构方案与原方案相比,显著削弱了齿槽转矩。     

表贴式永磁电机制造误差对齿槽转矩影响的研究

在永磁电机中,制造误差对齿槽转矩有较大影响。对表贴式永磁电机制造误差对齿槽转矩的影响进行研究,分析齿槽转矩对于转子径向误差与圆周方向偏移误差的敏感度。建立转子外圆开槽放置平底状永磁体模型和转子外圆不开槽放置圆弧底状永磁体模型,基于蒙特卡洛方法,应用Matlab软件生成正态概率分布随机样本,建立考虑制造误差的有限元模型,计算齿槽转矩,得出齿槽转矩的分布规律。研制两种转子模型样机,进行齿槽转矩测量。结果表明,实测值与仿真结果吻合度较好,为表贴式永磁电机制造误差的分配提供了依据。     

面向精密电主轴的非晶高速永磁电机设计与分析北大核心

针对高端精密高速电主轴普遍存在损耗大、效率低、转子发热严重等问题,提出采用基于非晶合金定子铁芯的高速永磁同步电机,根据非晶合金定子铁芯的磁化特性和损耗特性开展了高速永磁同步电机优化设计研究,采用有限元法建立了一款额定功率3.7 kW、额定转速7000 rpm、最高转速15 000 rpm的永磁电机物理分析模型,与相同结构参数的硅钢(35W270)电机损耗、效率等性能进行了对比分析。通过分析结果表明采用非晶合金作为高速永磁电机定子铁芯较硅钢电机额定工作点理论铁损下降76.5%;经对两款样机进行实际测试,考虑到铁芯加工及装配工艺导致铁损的恶化,实测铁损下降50.7%,效率提高1.4%,相同负载与冷却条件下定子绕组温升下降15.1 K,表明了非晶铁芯在高速电主轴中应用具有明显的优势。