第三届中国 CAE 工程分析技术年会论文集
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电机转子结构有限元综合分析仿真
邵朋礼 朱新利 马亚青
(中国北方车辆研究所 北京 969 信箱 51 分箱 100072)
摘要
摘要
摘要
摘要 :
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:为了寻找某混合动力传动电机转子的损坏原因,该文进行温度和离心力效应等方面的有限元
综合结构分析研究。通过对电机转子较全面深入的多工况因素(包括温度、离心力、电磁力)的数
值计算与分析仿真,数值结果与转子实际磨损情况非常吻合,进而发现了引起转子结构破坏的主要
原因:温度升高和离心力效应导致了转子的结构膨胀和应力增加,以及考虑到安装误差,导致电机
转子和定子相互摩擦。根据这一结果,对电机转子本身结构进行了有效的改进加强。改进方案顺利
通过了试验验证,证明了分析仿真与改进措施的正确性。
关键词
关键词
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:混合动力传动;电机转子温度和离心效应;有限元结构分析与改进
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引言
引言
引言
引言
某轮式车辆混合动力电传动系统中的电机转子和定子严重摩擦,导致转子损坏,
为了寻找损坏的原因,我们设计人员和分析人员从各个方面进行了分析,首先考虑到
进行电机转子工作状态时的有限元结构分析计算,转子以每分钟 6000 转的高速旋转,
受到很大的离心力作用,还有磁拉力、磁偏拉力的作用,以及同时伴有温度的升高,
这些因素都将使得电机转子结构变形膨胀和结构应力增加,是有限元分析计算必须考
虑的载荷工况条件。
首先对转子受到离心力作用进行了有限元结构分析,获得了转子的变形和应力分
布,然后进行了温度升高膨胀变形与应力分析计算,发现温度升高效应对转子变形膨
胀影响最大,比离心力效应大许多倍;同时离心力和温度对转子盘爪与环爪之间的连
接焊块所受应力影响很大,致使连接焊块发生塑性变形,进一步加剧了转子盘爪与环
爪的膨胀变形。另外,转子所受到的磁拉力和磁偏拉力作用,经过计算证明对转子结
构的变形和应力影响不大。从实际转子磨损破坏情况看,验证了分析计算的正确性。
最后根据分析计算结果,对转子结构提出了有效合理的改进措施,即:对连接焊块加
宽加厚,以增强约束转子膨胀变形和减小应力的能力;对转子盘环爪的爪数和形状也
进行了改进。下面就具体阐述结构数值分析计算、损坏原因确定和结构改进的过程。
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2 电机
电机
电机
电机转子
转子
转子
转子三维实体模型
三维实体模型
三维实体模型
三维实体模型
电机转子由盘爪和环爪以及连接它们的焊块组成,盘爪和环爪由众多复杂曲面构
成,三维实体分析模型需要由 PRO/E 三维实体模型转化过来获得,由于 CAE 分析软件
和 CAD 绘图软件对模型的要求不同,CAE 分析对模型要求非常严格。经过诸多对 PRO/E
模型的修正,才成功转换到 ANSYS 软件中,如图 1 所示,该模型即是适合于有限元分
析计算的三维实体几何模型。