有限元分析转子高速旋转时,由于旋转应力产生的应变,永磁体和转子护套之间的过盈量将减少,而转子温度升高后,由于在热应力作用下,产生热应变,永磁体和转子护套的过盈量将进一步减少,累计减少量可以达到0.06~0.08。
为了保证永磁体在60
000 r/min仍承受50
MPa左右的压应力,永磁体和护套之间必须采用大过盈配合,且过盈量必须经过准确的应力计算方能确定。
由于永磁体和护套都是环形结构,建立有限元计算时采用2礴由对称模型,对称轴为Y轴,如图2所示。
利用PLANE2单元对该模型进行剖分,并采用TARGE169构成的线线接触单元来模拟永磁体和护套之间的面面过盈配合;同时藕合永磁体内半径上所有节点的径向(防向)自由度,藕合护套外半径上所有节点的径向(飞方向)自由度,然后在分析接触产生的预应力效应的基础上,进行旋转应力分析,由于电机的转矩只有15
Nm因此,忽略转子上的扭矩。
(1)永磁电机由于其结构简单和力能密度较高等优点,特别适用于高速电机。然而永磁体只能承受很小的拉应力,难以承受高速旋转产生的巨大离心力,需要采取高强度非导磁钢套保护。永磁体与护套之间采用过盈配合,其过盈量需要通过准确的应力分析计算确定。
(2)利用线线接触单元可以较准确地模拟轴对称模型的过盈配合。有限元建模简单,计算快速,结果简单直观,为设计提供了快速、方便、准确的理论依据。
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