高速内置式永磁同步电机结构强度分析与电磁校核

摘要

内置式永磁同步电机具有结构相对简单、效率高、运行可靠性高、能量密度大等多种优点,近年来在高速大功率运用场合,如空调压缩机、混合动力汽车、船舶及航空航天等领域,得到极为广泛应用。内置式永磁同步电机转子机械结构复杂,转子隔磁桥上应力较高,并且隔磁桥厚度影响又电机电磁性能,从而如何使转子兼顾结构强度和电磁性能是一个值得研究的问题。
　　本文首先简单介绍了永磁同步电机的基本原理与结构,并重点介绍了内置式永磁同步电机三种常见转子结构的机械强度和磁路特点。在此基础上,介绍了弹塑性力学和电磁场有限元基本理论,建立了三种常见内置式永磁转子几何模型并简述有限元求解设置中需要注意的问题。其次,对三种常见转子结构最大应力和电磁性能进行了有限元仿真计算,研究三种转子结构的机械强度特点和不同隔磁桥厚度对转子机械强度的影响,并对电机电磁性能进行校核。紧接着,针对对带辅隔磁桥V型转子结构的特点,对其进行了机械强度优化,使其主辅隔磁桥的机械强度得到充分利用。最后,为提高转子结构强度裕量,提出一种带加强筋的转子结构,对其结构强度进行仿真分析并对电磁性能进行校核。
　　结果表明,带加强筋的内置式永磁电机转子能够满足机械结构强度要求,且电磁性能得到进一步提高,更适合较高转速场合。