王岩

摘 要：文将通过了解受力平衡的一些原理，推理和分析在一些较为不常见的极端情况下，内置式高速永磁电机转子隔磁桥的最大应力的计算公式，进而再对高速内置式永磁电机转子的机械强度做进一步的研究与学习。为了分析最大应力受隔磁桥宽度的影响规律，我们将运用解析公式和有限元两种方法依次对其进行隔离分析。结果：解析解所得到的结果和有限元所得到的结果最大误差都被控制在百分之七点五之内，这就说明解析推导是正确的。再对永磁体进行分段（沿着圆周的方向），这就会增加隔磁桥的个数，相应地，其应力也会被相应地分散到诸多个隔磁桥之上，进而能够起到对应力最大值减小的作用。在有限元的方法作用下，永磁体不分段或者分二、三段时转子强度和空载漏磁因数。

关键词：永磁电机；漏磁因数；高速度

中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0040-01

想要实现超高速加工，就需要加快对高速加工技术的发展与突破，其物质基础就是超高速数控机床。而我们知道，超高速数控机床的中心部位就是高速电主轴电机，所以超高速加工的性能在很大的程度上都是由它的性能来决定的。现如今我们比较常见的高速永磁电机大都是运用表贴转子磁路结构。和标贴式结构相比起来，内置式永磁电机的内部结构和制作是相对较为简单的，而且它的凸极率也是比较大的，这就对提高电机自身的过载能力和功率自身的密度有很大的提升作用。所以其受到很广泛的关注。

1 基本假设和隔磁桥应力解析推导

在一般正常的运行中，转子会受到许多来自外界的因素影响[1]。诸如：离心力、热应力、电磁力等等。在后面的文献中我们队其在运作当中所不同的作用力对其的影响进行了详细的具体研究，结论如下：电机在高速旋转的时候，由于受到离心力的影响，就会显得格外突出明显，这一影响是其他几个所不能与之相比的。借此，我们可以做出以下假设：（1）由于点击在高度运作的时候，离心力的影响要远远比其他因素所带来的影响大，所以我们可以假设告诉旋转的电机受影响的只有离心力；（2）将温度上升对转子的影响因素排除在外；（3）将电机震动的影响因素排除在外不考虑。如果我们需要对机械的强度进行九三时，第一步就需要对电机最薄弱的部分进行估测。

2 内置式永磁电机转子机械强度研究

运营两种不同的解析公式和软件对隔磁桥的宽度受力变化进行了计算。其变化值在1.2mm到2.0mm之间。如果我们用有限元对隔磁桥的宽度计算时，是2.0mm，其电机在转子受力的情况所呈现的，电机转子受力最大的一个部分是在点击的倒角和隔磁桥相互接连的地方。这一部分除了要承受拉应力，还要对剪应力所同样的承受力。而真正和永磁体直接接触的那一部分受力却比较小。

3 永磁体分段后的电磁性能分析

在永磁体分开之后，电机的空载漏磁因数也就会随着变大。本篇文章运用电磁场软件对永磁体不分段和分两段三段做了分别计算[2]。我们以3mm的情况作为一个例子。当永磁体在不进行分段的时候，电机的空载漏磁因数之有2.26，但是当永磁体分为两段时，这个数值变为2.46，而进一步划分为三段的时候，这个数值又会发生变化，为2.55.虽然永磁体在分为三段之后，电机的空载漏磁数值会有很大的增大变化，但是为了与机械强度相符合吻合，我们还是要把永磁体分为三段以上。

随着对隔磁桥自身的宽度的扩展，转子的最大应力下降幅度也会随之之间减少，直至减少至2mm左右的时候才会稳定下来。如果我们继续对隔磁桥的宽度进行扩展，这对转子机械的强度的改善效益甚微，但是者却会使得电机的漏磁因数大幅度增加。进而对电机电磁性能产生较大影响。所以我们在对其增加的过程中要适量而行，切不可盲目。

4 结语

本文对内置式永磁电机在离心力的影响之下，转子隔磁桥最大应力解析的计算公式做了分析，同时用有限元的方法对其的正确性进行了验证。实验当中，用一台15KW、3000r/min电机的转子机械的强度和电磁分析作为案例，得出了以下结论：

（1）在不采取任何保护措施的情况下，内置式永磁电机的转子隔磁桥部位会受到很大的应力影响（相比机械设备中的其他位置）。我们通过对隔磁桥的宽度进行扩展的方式，能够在一定程度上对隔磁桥部位所承受的应力做相应的减少。但是，如果只是单单萍姐依靠该方法是不能对转子的强度有效提高的。（2）从手里平衡的原理上来推导，内置式永磁电机转子隔磁橋所能承受的最大应力的计算公式，我们通过有限元对此加以验证。这种解析模型可以自初期的高速内置式永磁电机转子隔磁桥机械强度上进行一定的预估计算使用。（3）沿着圆周的方向对永磁体做分段，这可以有效地对隔磁桥的最大应力进行减压，相比于不对永磁体进行分段，分两段的情况下，隔磁桥的最大应力能够直接降低百分之五十八点五左右。如果再将其分为三段，又会比分成两段的时候减少百分之三十以上。

参考文献

[1]张超，朱建国，韩雪岩.高速表贴式永磁电机转子强度分析[J].中国电机工程学报，2016（17）：4719-4727.

[2]李振平，占彦.高速永磁同步电机的转子结构强度分析研究[J].机电工程，2016（7）：900-903.endprint