高速永磁转子结构设计与分析

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高速电机具有省去变速箱,高转速、转子转动惯量小和无减速装置,功率密度高、体积小和动态响应快等优点,在工业各个领域得到广泛应用。然而,由于高速电机转速过高,并且有转速继续升高的需求,在转子机械应力计算与转子动力学特性分析产生了新的挑战。为此,为了防止转子部件产生破坏,对高速电机机械应力分析与转子动力学分析非常必要。本课题针以双层护套永磁转子为研究对象,对转子的各个部件应力与转子动力学问题进行分析与研究。首先,在考虑过盈量与工况温度的情况下,根据弹性力学,推导出受温度影响的高速永磁转子强度解析公式,并且用有限元方法验证分析,结果表明两种方法结果一致,解析法能准确计算三种运行工况下非导磁金属护套、碳纤维护套、永磁体、转子铁心的应力和形变位移量。并且研究两种护套厚度、永磁体厚度、铁心内径不同参数的变化下应力分布,总结了高速永磁电机双层护套转子强度变化规律。其次,利用有限元软件对由双护套高速永磁转子系统进行模态分析,计算并得到模型在不同转速、频率下的模态振型、临界转速、固有频率等模态参数。并且研究了四种参数对双护套永磁转子系统的临界转速影响,得到了受不同参数影响下转子系统的临界转速的变化规律。最后,对双层护套高速永磁转子系统进行谐响应分析,得到转子在高速运转过程中XYZ三个方向的振动位移响应曲线图。结果表明共振振幅最大值仍在G0.4精度要求范围内。同时研究不同参数下转子系统由于质量偏心,造成的不平衡响应的变化规律。对比模态分析结果,验证了转子系统谐响应分析的正确性。
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