高速永磁电机转子护套过盈配合量计算及应力分析

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1、第27卷第5期机械设计与研究Vol．27No．52011年10月MachineDesignandResearchOct．，2011文章编号:1006-2343(2011)05-095-04高速永磁电机转子护套过盈配合量计算及应力分析丁鸿昌，肖林京，张华宇，孙传余(山东科技大学机械电子工程学院，青岛266510，E-mail:dhchang@163．com)摘要:高速永磁电机的永磁体抗拉强度很小，不能承受转子高速旋转产生的离心力，因此需要一个过盈配合的高强度防护套对永磁体进行保护。主要分析了转子护套和永磁体间过盈配合量及应力的计算方法，对一台额定转速60000r/mim的高速永磁

2、电机，计算了过盈量的值以及护套和永磁体的应力，并根据计算的过盈量采用ANSYSWorkbench12．1分析了护套和永磁体的应力。结果表明，理论计算值与ANSYS的仿真结果接近，能够满足高速下保护永磁体的要求。关键词:高速;永磁电机;过盈配合;应力分析中图分类号:TM33文献标识码:AInterferenceFitCalculationandStressAnalysisforRotorSleeveofHigh-speedPermanentMagnetElectricMachineDINGHong-chang，XIAOLin-jing，ZHANGHua-yu，SUNChuan-y

3、u(SchoolofMechanicalandElectronicEngineer，ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266510，China)Abstract:Thepermanentmagnet(PM)materialusedinhigh-speedPMelectricmachinehasverysmalltensilestress，anditcan＇twithstandthehugecentrifugalforceduetohighspeed．So，ahigh-strengthsleevewithinterfe

4、rencefitisnecessarytoprotectthepermanentmagnet．ThispapermainlyanalysesthecalculationmethodofinterferencefitandstressbetweenthePMandsleeve．Forahigh-speedPMelectricmachinerating60000rpm，theinterferencefitandstressiscalculatedfirstly，thenthetheoreticalcalculationresultisusedandanalyzedthestress

5、ofsleeveandPMbyANSYSWorkbench12．1．TheanalysisresultsshowthatthetheoreticalcalculationvalueiscloselytotheANSYSre-sult，anditcanmeettherequirementsofprotectingthePMunderhighspeed．Keywords:high-speed，permanentmagnetelectricalmachine，interferencefit，stressanalysis近年来，高速电机由于具有功率密度大、尺寸小、可靠性的一个关键问题。

6、本文主要针对高速永磁电机转子护套与高等优点，在压缩机、真空泵、汽轮机、飞轮储能以及高速机永磁体间的配合特性进行了研究，采用理论方法计算了护套床中得到越来越广泛的应用。目前在工业中应用的高速电与永磁体的过盈量以及应力，并根据理论计算的过盈量采用机主要有三种:永磁电机、感应电机和开关磁阻电机。与其ANSYS分析了护套和永磁体的应力，为高速电机转子永磁体它两种电机相比较，永磁电机由于力能密度高、无励磁损耗与护套间过盈配合的设计提供理论依据。和效率高等优点，在转子线速度不超过250m/s的情况下应1过盈配合量的计算原理［1］用最广泛。由于永磁电机采用烧结钕铁硼永磁材料，其抗当电机转子的

7、护套与永磁体间存在过盈时，会在配合表压强度较大而抗拉强度很小，在高速电机转子离心力成为主面产生正压力，使转子护套的内外径扩张，而永磁体的内外要载荷的情况下，考虑到永磁体难以承受巨大离心力应力，径压缩。在过盈配合量的理论分析中，可以忽略护套和永磁必须在永磁体外设置高强度非导磁防护套，采用过盈配合给体的轴向伸长量，将其简化为两个厚壁圆柱套筒的过盈配［2］永磁体施加一定的预压力。［5］合，采用拉美(Lame)方程分析。转子的永磁体与护套结对于高速永磁电机而言，永磁体与护套间过盈量的大小直接影响电机