【摘要】：高速電機(jī)由于體積小、轉(zhuǎn)速高、可與工作機(jī)或負(fù)載直接相連等優(yōu)點(diǎn),所以普遍應(yīng)用在高速磨床、儲(chǔ)能飛輪和高速離心壓縮機(jī)等領(lǐng)域。由于轉(zhuǎn)子由不同材料組成,其熱膨脹率不同,所以當(dāng)轉(zhuǎn)子溫度升高時(shí),就會(huì)引發(fā)熱應(yīng)力。也即成為轉(zhuǎn)子在計(jì)算機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算時(shí)不得不考慮的問(wèn)題。本課題在考慮熱應(yīng)力的情況下,針對(duì)表貼式和內(nèi)置式高速永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子,分別研究了電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度和電磁性能。首先,建立表貼式高速永磁電機(jī)的有限元模型,做出基本假設(shè)和邊界條件,并對(duì)轉(zhuǎn)子部分進(jìn)行接觸定義,得到轉(zhuǎn)子部分不均勻的溫度分布作為熱應(yīng)力的溫度載荷。在考慮熱應(yīng)力的情況下,計(jì)算轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度,并與解析解進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證有限元。對(duì)不同溫度載荷下的轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行比較分析,以及對(duì)不同永磁體結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)軸材料的熱膨脹率和過(guò)盈量對(duì)轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度影響分析。其次,同樣在考慮熱應(yīng)力的情況下,對(duì)于內(nèi)置式高速電機(jī),在考慮溫度載荷引起的熱應(yīng)力與無(wú)熱應(yīng)力時(shí)轉(zhuǎn)子的兩種受力情況,基于有限元對(duì)內(nèi)置式一型高速電機(jī)進(jìn)行計(jì)算。并對(duì)一型永磁體分兩段和分三段時(shí),進(jìn)行轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度和電磁性能的研究。以及在不同隔磁橋?qū)挾惹闆r下,對(duì)V型內(nèi)置式永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行研究。最后,針對(duì)有軸承和轉(zhuǎn)子組成的轉(zhuǎn)子系統(tǒng),進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,研究不同軸承剛度和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響,并對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行疲勞壽命分析。
【圖文】：

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文高速永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子在考慮熱應(yīng)力的情況下，進(jìn)行轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度分析并對(duì)轉(zhuǎn)子優(yōu)化，以及電機(jī)機(jī)械特性的分析，為高速電機(jī)的研發(fā)提供參考。.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.2.1 高速轉(zhuǎn)子強(qiáng)度研究現(xiàn)狀目前，，對(duì)于永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，尤其是高速電機(jī)，國(guó)內(nèi)外專家都進(jìn)行了的探討。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化及被破壞。究其原因，是轉(zhuǎn)子所受到外力（離心力磁力、溫升引發(fā)熱應(yīng)力）作用。國(guó)內(nèi)外對(duì)高速電機(jī)轉(zhuǎn)子研究主要為以下內(nèi)容。文獻(xiàn)[4]針對(duì)額定功率為 40kW 轉(zhuǎn)速為 40000r/min 的高速永磁電機(jī)，分別對(duì)內(nèi)置表貼式兩種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行了強(qiáng)度分析。如圖 1.1 所示為表貼式和內(nèi)置式的轉(zhuǎn)構(gòu)圖。

元上的等效節(jié)點(diǎn)力： e e e e eR Q P H F 中， eQ 為等效表面節(jié)點(diǎn)力； eP 為等效體積節(jié)點(diǎn)力； eH 為溫度載荷等效集中力節(jié)點(diǎn)力。體等效載荷列向量為： 1Ee R R Q P H F 限元法求解過(guò)程為：首先，需經(jīng)偏微分到積分方程的變換。然后，對(duì)其，并解代數(shù)方程組，得到溫度和熱應(yīng)力場(chǎng)的分布。磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)和物性參數(shù)章主要對(duì) 15kW 表貼式高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力進(jìn)行研究，圖 2.1 為永模型。轉(zhuǎn)子的溫度與定子甚至整個(gè)電機(jī)有關(guān)，所以為了準(zhǔn)確得到電機(jī)的機(jī)的整體模型。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM351

【參考文獻(xiàn)】

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9 張濤;朱q

本文編號(hào)：2686768