内置高速永磁电机转子机械应力仿真分析

和高频电感器。

图1转子的结构
转子应力有限元模型的建立
为了能够在ANSYS WORKBENCH中对转子的机械应力进行分析，首先需要建立高速电机转子的三维模型，文中我们用UG软件进行建模，并把得到的三维转子结构stp文件格式导入ANSYS WORKBENCH，表
了转子部件的主要参数，图2是建立的转子的三维模型。

表1转子材料主要参数
密度（kg/m3）杨氏模量（GPa）
泊松比
剪切强度（MPa）7180 110 0.3 700
图2转子三维结构
由于本文研究的转子结构具有对称性，为了简化分析计算过程，减少总体单元数量，提高分析的效率，本文我们转子结构的四分之一模型。

分析的第一步workbench中建立一个新项目，这里选择静态分析。

然后需要做的是定义所有分析材料相关参数，一般对于应力的分析而言主要的参数包括三个：泊松比，杨氏模量还有材料的密度。

在设置完了铁芯，转轴永磁体等所有部件的工程参数后，导入建立的三维模型，然后打开软件的机械分析
截面和纵截面应力分布分别如图3和图4所示。

图3转子横截面应力分布
图4转子纵截面应力分布
为了保证在最高速度下转子可以正常运行，转子在最
高速度下的最大应力必须大于转子核的剪切强度，本文的
转子非晶核由金属玻璃2065SA1制成，我们知道这类材
料剪切强度通常高于800MPa，而仿真结果显示转子核在
最高速度下的最大米泽斯应力是600MPa，低于2065SA1
材料的剪切强度并且预留了一定的安全边际，从仿真图上
我们可以看到，最大应力出现在桥接区域。

3不同参数对转子最大应力的影响
空心轴和永磁体的结构参数对转子的最大应力有着
重要的影响，所以接下来两节研究最大米泽斯应力与这些
结构参数的具体关系，总的来说空心轴和永磁体的四个主
要参数会得到研究，它们分别是空心轴厚度、空心轴半径、
因此首先仅仅研究σmax与单个和半径，永磁体的厚度和半径之间的关系。

通常，当永磁体
图5空心轴厚度对转子最大等效应力影响
图8永磁体半径对转子最大等效应力的影响图6空心轴半径对转子最大等效应力的影响
和空心轴的厚度增加时，最大应力呈现下降趋势。

当轴的毫米上升到9毫米时，最大等效应力首先缓慢地降低到底部，然后急剧上升到最大值。

可以得出结论，相对较高的厚度是优选的，以减少最大应力，并且与半径的关系是非常敏感的，我们应该结合热力学分析和电磁设计的分析进行合理参数选择。

参考文献院
[1]Zhang Fengge,Hao Ye,Liu Guangwei,
of100kW high speed permanent magnet synchronous 2016IEEE Transportation Electrification Conference [2]Yingzhen Liu,Jing Ou,Markus Schiefer. Amorphous Core to an Ultra-High-Speed Permanent-Magnet Rotor.
图7永磁体厚度对最大等效应力的影响。