基于ANSYS的盘式永磁同步电动机转子的结构分析.pdf

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1、研究与分析·机械研究与应用·基于ANSYS的盘式永磁同步电动机转子的结构分析刘健，毛辉(沈阳中辰钢结构工程有限公司．辽宁沈阳110141)摘要：盘式永磁同步电动机的转予是盘式永磁电动机的重要部件，它直接影响着电机的可靠性及功率密度。运用ANSYS有限元分析软件对转子盘体的应力和变形分布规律进行了分析研究，为转子结构的优化设计提供了依据，对提高盘式永磁电动机的功率密度具有重要意义。关键词：盘式永磁同步电动机；有限元；应力分析中图分类号：TM32文献标识码：A文章编号：1006—4414(2010)04—0018—03Structuralanalysisoftherotorind

2、iscpermanentmanetsynchronousmotorbasedonANSYSLiuJian．MaoHui(ShenyangZhongchensteelstructureengineeringCo．，D．d，ShenyangLiaoning110141。China)Abstract：Rotoristheveryimportantcomponentofthediscpermanentmagnetsynchronousmotor．Itdirectlyafectsthemo-．tor8reliabilityandpowerdensity．Thestressanddefo

3、rmationanalysisoftherotorwithANSYSinthepaperandthebasisfortherotorsstructureoptimizationisprovided．TheresearchisverysignificanttOthepowerdensityelevationofthediscperma-llentmagnetsynchronousmotor．Keywords：discpermanentmagnetsynchronousmotor；finiteelement；stressanalysis1引言而且转子部分的轴向距离较长，如图1所示

4、。盘式永磁同步电动机(简称盘式电机)的气隙是(2)内嵌式结构在转子盘体上开有与电机极平面的，气隙磁场是轴向的¨J，其作为一种特殊结构数相对应的若干个槽，永磁体镶嵌在槽内，两侧用盖的永磁同步电动机，结合了永磁同步电机和轴向磁通板固定，如图2所示。优点为永磁体易于固定，具有电机的特点，具有轴向尺寸短、结构紧凑，转子涡流损良好的结构工艺性，而且使转子的轴向长度大幅度缩耗小、机电时间常数小、低速运行平稳、功率密度高，短，从而提高了电机的功率密度；缺点为在盘体上开转动惯量小等优点。转子盘体是盘式永磁电机的核槽会使盘体的刚、强度降低。心零件，其直接影响轴向电机气隙均匀度，严重时将经分析论

5、证，选用“内嵌式”转子结构，在满足转导致定、转子相擦，影响电机的正常运行，在保证转子子盘体刚、强度的条件下，可提高盘式电机的功率密盘体刚、强度的基础上应尽量减小其轴向尺寸，缩小度。电机的整体体积，增加电机的功率密度，这是有限元分析的主要任务。ANSYS是通用的有限元分析软件之一【2J。输人电机相应结构的模型，通过划分网格、施加约束、加载、求解及后处理就能够直观、清晰的得到结构的应力场及位移场分布云图，且计算精度较高。2转子盘体结构根据永磁体安装的不同方式，转子盘体可分为图1表面式转子结构图2内嵌式转子结构“表面式”和“内嵌式”两种。(1)表面式结构永磁体固定在转子盘体的侧3转

6、子盘体的刚、强度条件表面上，这种转子具有结构简单，制造成本低等优点。对转子盘体的分析主要分两种情况考虑，即“电同时，该结构的永磁体形状还易于实现最优设计，可机装配时”和“电机正常运行时”，分别讨论如下：显著提高电动机的性能；其缺点为永磁体固定困难，在电机装配过程中，仅安装一侧定子时，如图3收稿日期：2010一o5—15作者简介：刘健(1981一)，女，辽宁阜新人，助理工程师，主要从事机械设计方面的工作。18·研穷与分析·机械研究与应用·所示，此刻定子与转子盘体上的永磁体相互作用将产所以，两侧的轴向磁拉力也不等，此时，转子盘体一侧生单边轴向磁拉力，此时，如果盘体受到的最大拉应受

7、到轴向磁拉力载荷为F和Fw，另一侧对应螺栓力一小于盘体的许用应力[]，则盘体仅产生弹孔处所受到的轴向磁拉力载荷为为，和Fw；②电性变形而未发生塑性变形，虽然有较大弹性变形，但磁转矩的作用：电机在正常运行时，对安装于转子上转子盘体是安全的。的永磁体产生的最大电磁转矩为：在电机装配完成后，正常运行时，假设不存在偏=K(3)心．盘体两侧的气隙磁密相等，则盘体受到两个大小其中：K为瞬时过载系数，一般取K=2。相等、方向相反的轴向磁拉力作用，合外力为零，因此盘体轴向变形为零。但由于加工及装配误差的存在，表1常用材