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永磁体的旋转动态径向应力有限元分析

2024-05-27 18:56阅读：

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编辑：杭州那泰科技 www.nataid.com
永磁体的旋转动态径向应力有限元分析
1)径向应力计算
由解析法和有限元分析法计算的永磁体的旋转动态径向应力分布如图所示。用两种方法计算的永磁体径向应力范围分别为0-113.68MPa和0-115.05MPa，二者十分吻合。与静态相比，旋转时永磁体承受的径向压应力有所减小。
2)切向应力计算
由解析法和有限元法计算的永磁体的旋转动态切向应力分布分别如图所示。用两种方法计算的永磁体径向应力范围分别为永磁体的切向旋转应力为
130.17-102.04MPa和133.22-106.88 MPa。与静态相比，旋转时由于离心力产生的拉应力作用，永磁体承受的切向压应力明显减小。
3)等效应力计算
永磁体既承受径向力又承受切向力，是一种复合应力，需要校核其等效应力。 式(17)是一个简化的等效应力计算公式，它忽略了轴向应力的影响，在轴向应力较小时比较准确。然而由于高速电机转子的永磁体和护套之间采用较大的过盈配合，而且轴向受到装配预压力的约束，所以必须考虑轴向应力对等效应力的影响。
在有限元分析中，采用了2D轴对称模型，虽然忽略了扭矩(因为其值较小)对剪切应力的影响，但考虑了轴向应力的作用。图7为有限元法计算得到的永磁体轴向应力的分布。可以看出，永磁体两端的轴向应力较大，而中问部位轴向应力较小。
解析法和有限元法计算的永磁体旋转动态等效应力的对比如图所示。由于轴向应力的影响，永磁体沿轴向等效应力的分布是不同的。在图中分别给出了用有限元法计算的永磁体端部Cy=0处截面上和中问部位(y=0.0625m处)截面上的等效应力分布曲线。可以看出，解析法与有限元法计算的永磁体等效应力分布有较大的差别，其原因是，解析法计算合成等效应力时没有考虑轴向应力的影响。由图8中的曲线可以看出，永磁体端部轴向应力较大，故有限元法与解析法计算结果差别较大；永磁体中部由于轴向应力较小，故有限元法与解析法计算结果差别变小。可以证明，如果不计轴向应力的影响，两种方法计算结果一致。
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