关键词：热应力;;机械强度;;电磁性能;;转子结构;;临界转速
摘 要：高速电机由于体积小、转速高、可与工作机或负载直接相连等优点,所以普遍应用在高速磨床、储能飞轮和高速离心压缩机等领域。由于转子由不同材料组成,其热膨胀率不同,所以当转子温度升高时,就会引发热应力。也即成为转子在计算机械强度计算时不得不考虑的问题。本课题在考虑热应力的情况下,针对表贴式和内置式高速永磁电机的转子,分别研究了电机转子机械强度和电磁性能。首先,建立表贴式高速永磁电机的有限元模型,做出基本假设和边界条件,并对转子部分进行接触定义,得到转子部分不均匀的温度分布作为热应力的温度载荷。在考虑热应力的情况下,计算转子的机械强度,并与解析解进行对比,验证有限元。对不同温度载荷下的转子机械强度进行比较分析,以及对不同永磁体结构、转轴材料的热膨胀率和过盈量对转子机械强度影响分析。其次,同样在考虑热应力的情况下,对于内置式高速电机,在考虑温度载荷引起的热应力与无热应力时转子的两种受力情况,基于有限元对内置式一型高速电机进行计算。并对一型永磁体分两段和分三段时,进行转子的机械强度和电磁性能的研究。以及在不同隔磁桥宽度情况下,对V型内置式永磁电机的转子的机械强度进行研究。最后,针对有轴承和转子组成的转子系统,进行动力学分析,研究不同轴承刚度和转子结构对临界转速的影响,并对转轴进行疲劳寿命分析。
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