毕业设计（论文）-高速永磁电机转子动态响应特性研究

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1、高速永磁电机转子动态响应特性研究摘要本课题是辽宁省教育厅项目《高速永磁电机转子动态响应特性研究》的研究内容。高速电机的体积小、功率密度大和效率高，正在成为电机领域的研究热点之一。国家对发展高速电机相当重视，已把高速电机作为重点科研攻关项目，但与欧美国家相比，我国在高速电机的研究和应用方面还有很大的差距。本文针对高速电机磁悬浮转子系统，进行了动力学特性问题研究，为高速电机结构设计提供理论依据。本文首先进行了高速永磁电机转子的结构设计与强度分析。根据永磁体抗压强度远大于抗拉强度的特点，提出了一种采用整体永磁体外加非导磁高强度合金钢护套的新型转子结构。永磁体与护套之间采用过盈配合，用护套对永磁体

2、施加的静态预压力抵消高速旋转离心力产生的拉应力，使永磁体高速旋转时仍承受一定的压应力，从而保证永磁转子的安全运行。基于弹性力学有限元接触理论，建立了新型高速永磁转子应力计算模型，确定了护套和永磁体之间的过盈量，计算了永磁体和护套中的应力分布。其次，讨论了高速电机磁悬浮轴承转子系统的动力学建模方法和转子动力学的计算方法，对磁力轴承的电磁场和支承特性进行了分析，得到最优磁力支承刚度公式。利用有限元方法对高速发电机转子系统进行动力学计算和分析，得到了系统临界转速及其所对应的模态，讨论了支承刚度对临界转速的影响。本课题研究表明，当高速电机转子额定工作转速远离临界转速时，转子系统工作是安全的。本研究

3、还为结构尺寸的调整、磁力轴承支承刚度的优化、控制参数的选择，提供了理论依据。关键词高速永磁电机，磁悬浮转子系统，强度分析，临界转速，有限元方法-73-高速永磁电机转子动态响应特性研究AbstractTheresearchworkofthisthesisistheproject-“thepropertyofmovableanswerofhighspeedPMmachinerotor”,whichissupportedbytheeducationofficeofLiaoningprovince.Thehighspeedgenerator,duetoitssmallvolume,higheffi

4、ciencyandgreatpowerdensity,isoneofthegreatconcernsinelectricalengineering.Thedevelopmentofhighspeedgeneratorisregardedimportantresearchanddevelopmentproject,butcomparetoAmericaandEuropeancountries,thepopularizationandapplicationofhighspeedgeneratorhasalargedisparityinourcountry.Inthispaper，itmainl

5、yresearchesmagneticbearingrotorsystemdynamicevidenceforthestructuralproblem.Itoffersatheoreticevidenceforthestructuralofdesignparameter.Firstly,thestructuredesignandstrengthanalysisofthePMrotorarecarriedoutinthispaper.Anewtypeofrotor,whichismadeofanintegralPMenclosedinanonmagnetichighstrengthalloy

6、,isbroughtforwardforthatthePMcouldbearlittletensilestressbutgreatpressure.ToinsurethePMrotor’ssafety,theinterferencefitbetweenthePMandtheenclosuremustbecarefullychosenforthepre-pressuremustbegreaterthanthecentrifugalforcesothatthePMcouldstillbearsomepressurewhentherotorisrunningattheratedspeed.Bas

7、edonthefiniteelementmethod,thestressmodelisbuiltup,theinterferencevalueisdeterminedandthestressdistributioniscalculated.Secondly,discussthemethodofbuildingbearing-rotorsystemmechanicsmodelandcalculationofbearing-