沈陽工業(yè)大學國家稀土永磁電機工程技能研討中心、沈陽工業(yè)大學機械工程學院的研討人員張超、陳麗香、于慎波、孫寧、王曉宇，在2019年第9期《電工技能學報》上撰文，針對高速表貼式永磁轉子的不同維護型式，建立了三層合作下的表貼式永磁轉子應力解析核算模型，根據該解析核算模型對鈦合金護套和碳纖維護套維護下的永磁轉子進行規(guī)劃，并經過有限元法對解析核算模型的正確性進行驗證。
研討了不同護套資料、過盈量、極間填充資料、溫度等要素對護套等效應力的影響規(guī)則。建立了高速表貼式永磁轉子渦流損耗與溫升的核算模型，研討了不同護套維護辦法、不同填充資料下，永磁轉子渦流損耗散布與永磁體溫升特性。在此基礎上，完成了一臺高速表貼式永磁電機的規(guī)劃與制作，并進行了試驗，成果證明了該文核算剖析的正確性。
高速永磁電機體積小、功率密度高、效率高，廣泛應用于航空航天、高功能伺服、散布式發(fā)電以及飛輪儲能等范疇。跟著電機轉速的升高、頻率的添加，高速電機在機械、損耗、熱特性等方面與慣例中低速電機有顯著不同，其歸納規(guī)劃辦法也不同于慣例轉速電機。
高速永磁電機轉子線速度的添加導致轉子所接受的離心力增大，永磁體難以接受較大的拉應力，簡單引起永磁體的損壞。一般，在高速表貼式永磁轉子外加裝屈從強度較高的護套，使永磁體接受的壓應力或高速下永磁體所接受的拉應力在答應范圍內，一起亦要確維護套的安全可靠。
有學者選用解析核算與有限元法剖析了各向同性金屬護套高速永磁轉子的強度，為高速永磁轉子的強度核算供給了有意義的參閱。有學者根據簡化的應力解析法核算了高速表貼式永磁轉子碳纖維護套的應力散布，并剖析了極弧系數小于1時彎曲應力對護套等效應力的影響，但簡化解析模型核算誤差較大。
有學者從高速永磁發(fā)電機的電磁功能動身，選用有限元法剖析了不同護套資料對高速永磁發(fā)電機的損耗、輸出電壓、溫度等特性的影響。有學者剖析了不同護套資料應用于高速永磁轉子中對轉子機械強度的影響，從機械強度視點動身，總結了不同護套資料下永磁轉子的規(guī)劃規(guī)則，但其解析核算模型疏忽了永磁體與轉軸間的邊界條件。
永磁轉子和定子的桔構圖
有學者選用多物理場耦合核算辦法剖析了不同護套資料下高速永磁轉子強度、永磁體尺度、轉子動力學功能等特性，為高速永磁轉子的優(yōu)化規(guī)劃供給了參閱。有學者根據電磁有限元與三維流體場辦法，針對一臺60000r/min的高速永磁發(fā)電機，剖析了合金護套高速永磁轉子的損耗與溫升散布，驗證了高速永磁轉子溫升核算的有效性。
有學者建立了碳纖維護套維護下的應力解析核算模型，但未計及溫度的影響要素。有學者選用有限元法剖析了合金護套外表開槽對轉子渦流損耗、永磁體溫升、轉子應力的影響，提出了合金護套下高速永磁轉子渦流損耗的按捺辦法。
本文建立了三層合作下的表貼式永磁轉子應力解析核算模型，并根據該解析核算模型對額定功率15kW、轉速30000r/min的電機護套進行了規(guī)劃，經過有限元法對解析核算模型的正確性進行了驗證。剖析了碳纖維護套與鈦合金護套維護下的轉子應力散布特性以及極間填充資料、溫度對轉子應力的影響規(guī)則；建立了高速永磁轉子渦流損耗與溫升的核算模型，剖析了不同護套資料、不同極間填充資料對轉子渦流損耗與永磁體溫升的影響。
在上述核算剖析基礎上，完成了一臺高速表貼式永磁電機的規(guī)劃與制作，并進行了試驗測驗，成果證明了本文核算剖析的正確性。
定論
本文選用解析核算與有限元辦法剖析了不同護套資料、不同極間填充資料下高速永磁轉子的應力散布、渦流損耗散布與永磁體溫升，得出如下定論：
1）建立了三層合作下的高速表貼式永磁轉子應力解析核算模型，并在解析核算模型上鉤及了溫升的影響要素，經過有限元法驗證了解析核算模型的正確性。
2）相同過盈量下，碳纖維護套與永磁體間的接觸壓力大于鈦合金護套與永磁體間的接觸壓力，反之，在確保接觸壓力持平的情況下，碳纖維護套與永磁體間的過盈量小于鈦合金護套與永磁體間的過盈量，碳纖維護套應力受溫度的影響較大，在碳纖維護套規(guī)劃中要注意校核其熱態(tài)下的應力。
3）關于極弧系數小于1的永磁轉子結構，受彎曲應力的影響，護套在極間的等效應力添加，關于高速永磁轉子，極弧系數規(guī)劃為1有利于護套等效應力的均勻散布，進步轉子可靠性。
4）碳纖維護套維護下的永磁體溫升高于鈦合金護套。碳纖維護套維護下，PVC塑料填充資料的永磁體溫升最低；鈦合金護套維護下，PVC塑料、鋁合金、不銹鋼作為填充資料時，永磁體溫升根本持平。 | 
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