第三届中国 CAE 工程分析技术年会论文集 

 

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3

33

3 

  

 电机转子

电机转子

电机转子

电机转子离心力效应

离心力效应

离心力效应

离心力效应计算

计算

计算

计算 

  

 

电机转子以每分钟 6000 转的高速旋转，首先想到的是转子受到很大离心力的作用，

所以我们从分析转子离心力效应开始。注意到转子在此工况下结构与载荷出现 1/4 对

称，即这 1/4 结构沿着两侧的对称面向外膨胀，所以有限元分析计算时以 1/4 结构进

行分析，这样不仅节省计算量，而且便于几何约束条件的施加。 

3

33

3.1

.1

.1

.1 

  

 有限

有限

有限

有限单元

单元

单元

单元网格剖分

网格剖分

网格剖分

网格剖分 

  

 

由于转子盘爪和环爪结构由众多复杂曲面构成，因此为了准确地模拟转子结构形

状，选择 ANSYS 软件中的四面体实体单元，进行有限单元网格划分。正确选择单元参

数，将转子 1/4 结构划分成 47711 个单元，69175 个节点，总自由度数为:节点数 x3。 

3

33

3.2

.2

.2

.2 

  

 边界条件与材料参数

边界条件与材料参数

边界条件与材料参数

边界条件与材料参数 

  

 

首先是载荷条件，该工况转子受到强大离心力的作用，转子以 6000 rpm 旋转，离

心角速度为 628.3 rad/s, 此即为该工况转子的载荷条件。 

其次是几何约束条件，由于使用了 1/4 对称结构，使得结构边界的 xyz 三个自由

度约束很容易得到实现，即在两侧对称面上分别约束 x 和 z 自由度，在盘爪的端部中

心约束 y 自由度。 

转子盘爪和环爪材料为 10 号优质碳素钢[1]，其材料属性定义为各向同性。材料

参 数 如 下 ： 杨 氏 模 量 ： E=205000N/

2

mm

； 泊 松 比 :

28

.

0

=

µ

；   密 度 ：

3

/

6

10

85

.

7

mm

kg

−

×

=

ρ

;屈服强度：

MPa

s

8

.

205

=

σ

;  抗拉强度：

MPa

b

2

.

333

=

σ

 

盘环爪连接材料为不锈钢 1Cr18Ni9Ti，其材料属性定义为各向同性。材料参数如

下：  杨氏模量： E=193000N/

2

mm

；泊松比:

28

.

0

=

µ

； 密度：

3

/

6

10

85

.

7

mm

kg

−

×

=

ρ

; 

屈服强度：

MPa

s

196

=

σ

;  抗拉强度：

MPa

b

539

=

σ

 

3.3 

3.3 

3.3 

3.3 有限元计算与结果

有限元计算与结果

有限元计算与结果

有限元计算与结果讨论

讨论

讨论

讨论 

  

 

在进行了以上前处理，即完成了有限单元剖分，正确施加了离心力工况载荷、几

何约束边界条件和材料特性参数，以及正确选择求解器和计算参数[2]以后，便可以开

始进行电机转子的离心力效应的有限元计算工作。 

计算求解完毕，进行计算结果后处理，可获得电机转子结构的应力分布和位移变

形分布等结果数值。结构的等效应力和第一主应力分布如图 2、3 所示, 最大应力值分

图 1  电机转子结构分析三维几何模型