壓力機(jī),壓力機(jī) 傳統(tǒng)上的機(jī)械設(shè)計(jì)考慮積層，高速，內(nèi)置永磁同步機(jī)轉(zhuǎn)子 愛德華·c拉雷絲 美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)員 Jahns托馬斯·m 朗博士杰弗里h Keim托馬斯·a Abstract-This機(jī)械設(shè)計(jì)的考慮。本文討論了對(duì)傳統(tǒng)所特有(例如,徑向)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部層機(jī)器。重點(diǎn)是放在的應(yīng)用場(chǎng)合,在那里,徑向力由于高速運(yùn)行的主要途徑是機(jī)械的限制設(shè)計(jì)的因素。適當(dāng)設(shè)計(jì)的分層橋梁或肋骨,在轉(zhuǎn)子外徑是指在詞語(yǔ)解釋的是兼而有之資料的思路和電磁性能影響。與性能的權(quán)衡復(fù)雜的聯(lián)系在一起使用加強(qiáng)肋磁鐵蛀牙進(jìn)行了探討。這靈敏度的rotor-shaft機(jī)械設(shè)計(jì)的限制的越來(lái)越多的機(jī)制,突出了。這些效應(yīng),然后利用有限元分析的一種方法分析了m / 6-kW 150-N先發(fā)投手/發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)集成運(yùn)行到6000股r /分鐘環(huán)形轉(zhuǎn)子來(lái)容納變矩器或離合器總成。這個(gè)例子,證明了這是有可能的對(duì)顯著提高轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)完整性使用摘要敘述技術(shù)只有一個(gè)非常謙遜的沖擊在放映的機(jī)械驅(qū)動(dòng)成本。 指數(shù)Terms-Electrical鋼、有限元分析(FEA),高速度、室內(nèi)永磁(IPM)同步機(jī)、片、磁飽和。 I.介紹 OTOR設(shè)計(jì)和施工的室內(nèi)永久的,磁鐵(IPM)機(jī)是很有挑戰(zhàn)性的任務(wù)到期一種矛盾的特點(diǎn),改了系統(tǒng)性能轉(zhuǎn)子的復(fù)雜性。IPM的機(jī)器是感興趣的,因?yàn)樗麄兪欠浅Ｓ形Φ谋硌莸牧?chǎng)在牽引和主軸應(yīng)用[1]、[2]。機(jī)器設(shè)計(jì)可以(IPM)用寬,從理論上無(wú)限,速度范圍為常數(shù)具有優(yōu)良的逆變器利用權(quán)力運(yùn)作。這是通過使用一凸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子幾何有限 論文發(fā)表于IPCSD 03-084 2001年,IEEE國(guó)際電氣機(jī)械與驅(qū)動(dòng)研討會(huì),6月17 - 20日劍橋,麻薩諸塞州,和批準(zhǔn)發(fā)表在中華民國(guó)的工業(yè)應(yīng)用電機(jī)委員會(huì)正則化方法的工業(yè)應(yīng)用的社會(huì)。手稿提交審查并公布了11月5日,2002年1月出版20日,2004年。 這項(xiàng)工作是由麻省理工學(xué)院的財(cái)團(tuán)支持先進(jìn)汽車電子/電氣元件和系統(tǒng)。 拉雷絲與SatCon e . c的高新技術(shù)公司,劍橋,麻薩諸塞州美國(guó)(電子郵件件:lovelace@alum.mit.edu 02142l)。t . m . Jahns與威斯康辛大學(xué)電機(jī)與電力電子聯(lián)合體,電氣連接,計(jì)算機(jī)工程部門,大學(xué)的威斯康辛州麥迪遜、作業(yè)指導(dǎo)書,美國(guó)(電子郵件:jahns@engr.wisc.edu 53706-1691)。t . a . Keim和j . h .朗與實(shí)驗(yàn)室的磁力部門或電子系統(tǒng)、電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)、麻省理工學(xué)院、劍橋,MA 02139美國(guó)(電子郵件:tkeim@mit.edu,lang@mit.edu)。10.1109 / TIA.2004.827440數(shù)字對(duì)象標(biāo)識(shí)符。 從磁通,里面藏貢獻(xiàn)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)譜。達(dá)到理想的程度的凸極、特殊紋理策略是典型的設(shè)計(jì)和組裝要求比較對(duì)那些需要為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的機(jī)器類型諸如表面點(diǎn)和異步電機(jī)。 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)策略機(jī)器一般可(IPM)軸向及徑向劃分,每層合結(jié)構(gòu)以其自身優(yōu)勢(shì)[3],[4]。轉(zhuǎn)子的軸向的層使用多種交替層構(gòu)造軟、硬磁紙上的,還是放在沿主軸的機(jī)器,每個(gè)彎曲和個(gè)人的大小與轉(zhuǎn)子磁極形成[1]。該設(shè)計(jì)方法可以達(dá)到high-inductance凸極率 超過10:1。然而,合軸轉(zhuǎn)子相對(duì)昂貴制造由于分類切割,塑造和組裝的許多不同的片那一定是就業(yè)。此外,一個(gè)約束轉(zhuǎn)子的袖子可能是必要的,以防止紋理高速運(yùn)作入侵到氣隙。這種袖子通常減少由于他們的凸極有限厚度和經(jīng)常增加由于渦流損失當(dāng)高強(qiáng)度不銹鋼(例如,Inconel)是超套筒材料。 相比之下,屬于典型的層合轉(zhuǎn)子徑向設(shè)計(jì)以1 - 4層的硬磁材料在每個(gè)極。每個(gè)紋理,這一點(diǎn)與其他類型機(jī)器,是傳統(tǒng)穿孔或削減作為一個(gè)單一的單一塊為橫截面上的轉(zhuǎn)子。蛀牙是穿孔或剪切成轉(zhuǎn)子片,和磁性材料插入這些蛀牙。這求購(gòu),最多可以放置,以便使用傳統(tǒng)的方法轉(zhuǎn)子是屬于比較容易制造比它的軸疊層IPM翻版。 摘要本文檢視傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的問題(也稱橫向或徑向)膠布等IPM轉(zhuǎn)子。只有離心力被認(rèn)為是這可能是占統(tǒng)治地位的機(jī)械應(yīng)力的來(lái)源在高-速度的設(shè)計(jì)。每個(gè)設(shè)計(jì)特征的幾個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)子進(jìn)行了考核反過來(lái)對(duì)他們的影響結(jié)果表明,在轉(zhuǎn)子彎曲故障的壓力 蘇:拉雷絲等傳統(tǒng)層合、高速,IPM同步機(jī)轉(zhuǎn)子 圖1 .12-pole IPM的橫截面的機(jī)器。 國(guó)家和電磁性能。設(shè)計(jì)策略與就功能,可以有效減少合成機(jī)械應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了研究。辯論的證實(shí)通過有限元分析(FEA)來(lái)驗(yàn)證的觀點(diǎn)。 一個(gè)IPM轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)一個(gè)集成起動(dòng)/發(fā)電機(jī)(ISG)應(yīng)用是用來(lái)在整個(gè)論文以說明該方法的意義這些機(jī)械方面的技術(shù)問題[5]-[7]。一個(gè)橫截面雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12-pole圖1顯示的是。特別需要指出的是,轉(zhuǎn)子的機(jī)械應(yīng)力狀態(tài),這是一種極限設(shè)計(jì)約束由于具有較高的轉(zhuǎn)子變速運(yùn)行,是必需的環(huán)形旋轉(zhuǎn)音圈汽車機(jī)械。 相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)技術(shù)： ·每分鐘6000-r最大操作速度; ·設(shè)計(jì)000-r /分鐘10個(gè)破裂速度; ·轉(zhuǎn)子內(nèi)徑最小165mm; ·最大的定子外徑300mm; ·永磁材料 II．機(jī)械設(shè)計(jì)的IPM轉(zhuǎn)子 為了這個(gè)討論,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行說明,而產(chǎn)生的在最壞的情況下,轉(zhuǎn)子的機(jī)械應(yīng)力(IPM)。假設(shè)在這個(gè)發(fā)展過程中采用如下: ·只是穩(wěn)態(tài)速度情況 ·忽略溫度效應(yīng) ·29-gage基線芯材:M19電氣鋼 ·產(chǎn)量幫助中的小應(yīng)變分析表明平面應(yīng)力 ·電磁起源的力量可以忽略不計(jì) ·振動(dòng)和轉(zhuǎn)子軸動(dòng)力部隊(duì)被忽略了 與這些假定的基礎(chǔ)上,對(duì)轉(zhuǎn)子的力量支配著通過穩(wěn)態(tài)離心力在恒定的速度。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)破裂的手術(shù)設(shè)計(jì)速度值,10基米-雷克南/分鐘。 與這些假定的基礎(chǔ)上,對(duì)轉(zhuǎn)子的力量支配著通過穩(wěn)態(tài)離心力在恒定的速度。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)破裂的手術(shù)設(shè)計(jì)速度值,10基米-雷克南/分鐘。峰值應(yīng)力的解析計(jì)算由于離心一時(shí)徑向力機(jī)轉(zhuǎn)子是一層合(IPM)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù),那是不嘗試過在本文由于 復(fù)雜的轉(zhuǎn)子分層設(shè)計(jì)特點(diǎn)。然而,這些峰值應(yīng)力影響的邊界上的優(yōu)化變量,確定出最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì),所以定性討論的合力由于慣性負(fù)載是合適的。討論了著名的原則,采用材料在描述的行為靜載荷[8],[9]。 圖2。素描的內(nèi)力有著堅(jiān)實(shí)的轉(zhuǎn)子 圖3。在草圖合力轉(zhuǎn)子在一個(gè)magnet-filled(IPM)空腔內(nèi)。 圖2顯示一個(gè)堅(jiān)實(shí)的轉(zhuǎn)子截面與標(biāo)示注明主要力量的核心由于離心加載。從最簡(jiǎn)單的水平,而忽略了磁鐵的蛀牙、轉(zhuǎn)子就像一個(gè)環(huán)不變的前提下,離心加載。在這些一種元素的條件下,轉(zhuǎn)子的成員在切向張力和徑向壓縮。 我們可以為薄壁箍近似建模轉(zhuǎn)子由于窄深的轉(zhuǎn)子ISG相比較于轉(zhuǎn)子的ID。作為一個(gè)結(jié)果,轉(zhuǎn)子的細(xì)分市場(chǎng)主要經(jīng)驗(yàn)切向張力的力量。使用這個(gè)假設(shè),主要影響因素的峰值應(yīng)力的平均值“環(huán)”的半徑和轉(zhuǎn)速。幫助中的小應(yīng)變分析根據(jù)應(yīng)力增加的平方每個(gè)這些因素。 如果轉(zhuǎn)子腔現(xiàn)在視為圖3中,哪個(gè)只含有一腔層、鋼桿件集中這 連接到軸是,現(xiàn)在只剩下的紋理薄的鋼橋在各個(gè)末端。因此,離心加載在電線桿上一篇文章并不是均勻的分布在 圖4。在草圖合力IPM轉(zhuǎn)子在多種層次。 “箍、轉(zhuǎn)子徑向?qū)а荨?導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性的慣性兩個(gè)保留上的負(fù)荷之間的橋梁。 應(yīng)該指出的是,該保稅點(diǎn)資料洞里也將有助于這個(gè)裝載,因?yàn)樗歉賳徜摰挠捕缺?因此,貢獻(xiàn),將額外的加載攻擊的內(nèi)側(cè)邊緣桿件。因此,磁鐵的等效質(zhì)量, 圖3中,必須的總和鋼桿兩件作品,磁鐵(陰影部分的圖3)。保稅磁性材料不提供任何磁體和鋼顯著之間的融洽,因此,不傳遞力與服事的桿件。 面臨的挑戰(zhàn),就可建模思路,并在這在很大程度上取決于具體橋的形狀。如果橋梁(主要是直的,然后梁彎曲近似的嗎適當(dāng)?shù)?。?dāng)多個(gè)圖層都被看作是圖4中每一層能被視為獨(dú)立的載入如果inter-cavity鋼截面大得足夠分配任何脅迫濃度相鄰的橋。負(fù)荷在每座橋是再后末期由于負(fù)載在干熄爐徑向方向其慣性負(fù)載上剩余的部分桿件這座橋正在考慮之間和軸。 如果橋梁每一層都有相同的規(guī)模,將橋最長(zhǎng)結(jié)束的時(shí)候?qū)⒃谧罡叩目涨粔毫?。如果空腔的目的都是圓形的,如圖5秒,然后每個(gè)“梁有效長(zhǎng)度”降低,而簡(jiǎn)單的光束上述近似不再是合理的。每個(gè)現(xiàn)在就像一個(gè)圓錐形橋缺口應(yīng)力集中造成的元件下側(cè)作用力,如圖5 精確定位的峰值應(yīng)力在每座橋組態(tài)會(huì)要求重大分析來(lái)確定的不訴諸數(shù)值解。特別需要指出的是,安裝(固定或簡(jiǎn)單等價(jià)的兩頭各)“梁”為straight-bridge模型是不明確的。 如果兩端的各自的經(jīng)驗(yàn)比較。最小彎曲橋梁其余的橋,這是一個(gè)合理的假設(shè)高峰壓力會(huì)被發(fā)現(xiàn)在兩端。相比之下,峰值應(yīng)力圓形腔結(jié)構(gòu)模型的可預(yù)期的 圖5。在草圖合力轉(zhuǎn)子在多個(gè)腔(IPM)層圓潤(rùn)的小費(fèi)。 在這一階段,可以使一些概述轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)決策,IPM惡化或改進(jìn)了機(jī)械應(yīng)力條件。 ·speed-A減小10%最大轉(zhuǎn)子在機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的速度將降低峰幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力降低近20% ·轉(zhuǎn)子OD-Similarly,減免10%的半徑轉(zhuǎn)子表面,此處的橋梁所在位置,也會(huì)減少了20%的應(yīng)激因素 ·圓形的bridges-The”束“壓力被減少“梁”變得更短和所有其它密度的平等。的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上切口的應(yīng)力集中圓形橋循環(huán)模型,形狀應(yīng)該將近減少應(yīng)力峰值 ·pieces-A減小10%的小桿鉆具桿件軸向長(zhǎng)度單位質(zhì)量將會(huì)減少壓力幾乎線性的。這可以達(dá)到降低分?jǐn)?shù)撐竿的程度,以致于空間跨度。增加磁極數(shù)量的機(jī)器能產(chǎn)生同樣的效果 ·一根肋骨加強(qiáng)rib-Adding重新分配的離心從桿位片負(fù)荷導(dǎo)致在一個(gè)具有很重要的意義 改進(jìn)的應(yīng)力狀態(tài)。一根肋骨,加入到紋理幾何穿過軸的每一腔抵抗離心運(yùn)動(dòng)通過撐竿的群眾張力而不是彎曲 另一個(gè)因素的合力所引起的慣性加載量是影響,整個(gè)轉(zhuǎn)子徑向的偏轉(zhuǎn)對(duì)組件的大小和環(huán)應(yīng)力拉伸。在橋的投籃張力是由于拉伸,作為轉(zhuǎn)子擴(kuò)展到氣隙在更高的速度。隱含的邊界條件是,在箍應(yīng)力計(jì)算轉(zhuǎn)子ID和OD界限是無(wú)約束。作為一個(gè)結(jié)果,減少不必要的在任何一個(gè)邊界將會(huì)減少變形的擴(kuò)張轉(zhuǎn)子在斯坦福橋球場(chǎng)進(jìn)行的,因此也降低半徑籃筐加載應(yīng)力的組成部分。 轉(zhuǎn)子OD是有問題的制約,因?yàn)樗鼘⒁蟊绕渌牧箱摯蠓鶞p少慣性載荷下的徑向變形。此外,添加任何資料氣隙中,影響電磁力將原有的轉(zhuǎn)子的凸極的降解性能這臺(tái)機(jī)器。 蘇:拉雷絲等傳統(tǒng)層合、高速,IPM同步機(jī)轉(zhuǎn)子 圖6。設(shè)計(jì)采用鳩轉(zhuǎn)軸轂關(guān)節(jié)之間的樞紐和轉(zhuǎn)子的ID 圖7 .轉(zhuǎn)軸轂設(shè)計(jì)采用軸螺栓通過堆棧結(jié)束板 身份證是制約轉(zhuǎn)子更可行的解決方案提高轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)完整性。既然有那必須附上已一個(gè)集線器轉(zhuǎn)子曲軸,在那里是一種機(jī)會(huì),專門設(shè)計(jì)中心保留轉(zhuǎn)子嗎徑向非。通常情況下,一個(gè)集線器只是設(shè)計(jì)傳遞的力矩在圓周方向會(huì)發(fā)生在一個(gè)轂轉(zhuǎn)子是壓合內(nèi)。一個(gè)壓合,雖然,什么也不做約束的轉(zhuǎn)子ID,也就不會(huì)減輕的最大值機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的應(yīng)力。 如果沒有空間限制內(nèi)轉(zhuǎn)子的身份證,各種各樣不同的樞紐裝置可能在安理會(huì)的考慮范圍。一個(gè)焊接中心可以工作,但卻可以改變磁特性的核心。一種選擇是一種軸向缸,伴侶的轉(zhuǎn)子的ID表面采用鳩,如圖6。另一個(gè)替代方案來(lái)建造一個(gè)終板和螺栓分布在嗎終板的周長(zhǎng)(1 /桿),如圖7。將下降,片帶孔沿每個(gè)軸地核是寬的地方。 這個(gè)螺栓系統(tǒng)是唯一可行的螺栓的張力。如果足夠能夠發(fā)展和維持這樣的徑向載荷被擄去了由終板。如果足夠的螺栓張力并不發(fā)達(dá),在那里將會(huì)是有意義的,這將side-loading釘可能導(dǎo)致剪切掉釘在細(xì)胞表面的結(jié)束盤子里。 相吻合的優(yōu)勢(shì)夾具(圖6)或任何夾具表面沿轉(zhuǎn)子的ID是它的結(jié)構(gòu)與魯棒性如果近對(duì)稱徑向基板部分中心所在地附近的中點(diǎn)處軸轉(zhuǎn)子疊加。它的主要缺點(diǎn)那是一個(gè)有限的樞紐錫厚度,可以嗎使它需要減少對(duì)轉(zhuǎn)子的可用空間求購(gòu)。 相比之下,終板結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)的(圖7)那徑向板的盡頭堆棧和不使用任何內(nèi)在房地產(chǎn)里面的ID,否則可能被保留對(duì)于一個(gè)離合器或變矩器。作為一個(gè)結(jié)果,這種方法也許產(chǎn)生最緊密ISG配置。此外,缺席的情況下允許轉(zhuǎn)子內(nèi)部中心被設(shè)計(jì)以最小ID和里程計(jì)所測(cè)量,這可能會(huì)降低峰值應(yīng)力的影響(應(yīng)力)的平方。然而,任何終板方法必須解決實(shí)際安裝相關(guān)的問題與大量求購(gòu)加載螺栓和壓縮。 第三章,在終板中心結(jié)構(gòu)分析結(jié)合轉(zhuǎn)子截面修改提出展示一種合理的解決方案,為機(jī)械設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)的應(yīng)用IPM ISG。側(cè)板的設(shè)計(jì)是選作分析,因?yàn)樗试S最小機(jī)轉(zhuǎn)子直徑一致與給定的約束提供的。問題空間內(nèi)轉(zhuǎn)子ID為變矩器。機(jī)械設(shè)計(jì)的考慮以上討論的影響設(shè)計(jì)性能優(yōu)化機(jī)器的幾個(gè)。(IPM方法[6],[7],[10]。 ·轉(zhuǎn)子diameter-Constraining轉(zhuǎn)子直徑和電線桿可清楚地減少了塊尺寸的設(shè)計(jì)空間優(yōu)化 ·轉(zhuǎn)子material-The轉(zhuǎn)子的紋理選擇材料基于許用應(yīng)力狀態(tài)影響材料的產(chǎn)量力量,但它也影響到核心損失[11]-[14]。自從場(chǎng)的基本轉(zhuǎn)子直流,雖然,在核心的損失諧波大為局限于介紹嗎紋理的幾何形狀。轉(zhuǎn)子材料也影響所需的磁鐵強(qiáng)度f(wàn)lux-linkage對(duì)于一個(gè)給定的點(diǎn)因?yàn)檫x擇的合金化設(shè)計(jì)資料內(nèi)容飽和磁通密度改變了。飽和磁通密度,反過來(lái),影響了磁鐵的磁通的比例是通過橋梁和加強(qiáng)增值稅由生產(chǎn)型改為消費(fèi)型肋骨嗎 ·橋和肋骨geometry-The幾何學(xué)的橋梁和加強(qiáng)肋直接影響磁性性能。對(duì)于給定的轉(zhuǎn)變,由IPM機(jī)械設(shè)計(jì)直走到曲面型腔小費(fèi)具有相同的最低限度橋的寬度增加流量/羅紋,分流通過的橋梁和肋骨。加強(qiáng)肋添加額外的也增加了比例的分流磁鐵助焊劑。所有這些橋和肋骨因素服務(wù)來(lái)減少可用從氣隙磁永久磁鐵,因而減少 圖8。straight-edge徑向位移與橋梁10基米-雷克南/分鐘 對(duì)于一個(gè)給定的設(shè)計(jì)優(yōu)化從最初逆變器利用立場(chǎng)改變?cè)O(shè)計(jì)隨后介紹了轉(zhuǎn)變的機(jī)械原因機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)遠(yuǎn)離電磁達(dá)到全局最優(yōu)。最終,這些改變通常表現(xiàn)為成本和/或大小增加為machine-inverter組合與其他值相比,當(dāng)機(jī)器對(duì)于優(yōu)化電磁性能孤單 III. 轉(zhuǎn)子的非線性有限元分析設(shè)計(jì)。一個(gè)（IPM） 確認(rèn)結(jié)構(gòu)有限元分析進(jìn)行了定性的理解上述[15]。這些結(jié)果也使用作為一個(gè)基線進(jìn)行縮放到其他IPM機(jī)的設(shè)計(jì)提供了參考空間差異,有足夠的基線小。利用有限元ANSYS進(jìn)行了二維軟件包。 圖8顯示預(yù)測(cè)的徑向位移,雙-機(jī)器在10層(IPM)基米-雷克南/分鐘而不考慮任何轉(zhuǎn)子由于ID撓度約束(即附加樞紐,一個(gè)自由的轉(zhuǎn)子ID邊界)。該斷面從一個(gè)ISG 12杠和一個(gè)轉(zhuǎn)子有straight-edged 246毫米外徑橋梁和隧道在沒有額外的加強(qiáng)肋兩個(gè)磁鐵蛀牙。故事情節(jié)的表示在入力軸外最大撓度表面的mm,那是高達(dá)0.42的60%的名義指定ISG 情節(jié),確認(rèn)了大部分的撓度梯度(所觀測(cè)到的變化在橋梁陰影)自桿件外轉(zhuǎn)子軛和偏轉(zhuǎn)都是統(tǒng)一的。這是合情合理的,因?yàn)檐椇蜅U件是太多了厚的橋梁、所以不應(yīng)該非常彎曲。 有限元計(jì)算結(jié)果的分析表明,在保稅磁性材料幾乎連續(xù)的接觸和內(nèi)在邊界的兩個(gè)入力軸桿片。相關(guān)的切向應(yīng)力的情節(jié)展現(xiàn)出來(lái)的在圖9預(yù)計(jì)到2030年的峰值應(yīng)力2.6 GPa結(jié)束的時(shí)候橋的最大的(內(nèi)部)終止腔。定性,這些結(jié)果預(yù)期的趨勢(shì)比賽很好。不幸的是,峰值應(yīng)力超過屈服應(yīng)力的7倍的典型電鋼。 比較。airgap。 圖9。(Pa)切向應(yīng)力與straight-edged橋梁10基米-雷克南/分鐘對(duì)應(yīng)于徑向位移如圖。8 圖10。預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子在終板撓度的R -設(shè)計(jì)中心。平面(axi-symmetric)。 有助于減輕壓力、終板預(yù)測(cè)樞紐設(shè)計(jì)分析了作為一種手段,減少了徑向載荷。此外,這臺(tái)機(jī)器是re-optimized隨轉(zhuǎn)子ID固定最低規(guī)定極限(165毫米),這座橋型材被捕獲的肋骨在補(bǔ)充說,加強(qiáng)在中點(diǎn)取得最大值的嗎每個(gè)空腔內(nèi)。圖10顯示變形位移的總和hub-rotor結(jié)構(gòu)——平面(通過曲軸中心線顯示在左邊。從身體上來(lái)說,這是一半的有限元模型民族結(jié)構(gòu)的顯示在圖七部分。潛在的axi-symmetric導(dǎo)致這個(gè)撓度模型情節(jié),可旋轉(zhuǎn)在曲軸中心線。 圖中最大撓度。10個(gè)結(jié)構(gòu)在10基米-雷克南/分鐘是0.045 mm的一端從轉(zhuǎn)子棧板上。這是大約65%少偏差比預(yù)期的轉(zhuǎn)子身份證前配置在圖8與一個(gè)無(wú)約束轉(zhuǎn)子的ID 圖11。幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力在10基米-雷克南/分鐘轉(zhuǎn)子ID撓度約束條件下中心。 表I 比較優(yōu)化應(yīng)用IPM為一個(gè)ISG和沒有機(jī)械轉(zhuǎn)子的考慮 應(yīng)用該計(jì)算邊界條件后去的轉(zhuǎn)子ID的轉(zhuǎn)子模型飛機(jī),幫助中的小應(yīng)變分析壓力進(jìn)行了計(jì)算結(jié)果顯示于圖11。這轉(zhuǎn)子模型包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn);圓形腔小費(fèi)和加強(qiáng)在中點(diǎn)的肋骨這個(gè)蛀牙。 與這些款式及邊界條件的變化,其主峰壓力在10基米-雷克南/分鐘機(jī)械設(shè)計(jì)觀點(diǎn)已經(jīng)被降低6.4個(gè)因子相比,圖9的設(shè)計(jì)。作為結(jié)果,最大應(yīng)力的邊緣,圓形的橋梁和肋骨只有17%以上的屈服應(yīng)力與鋼(408 M19嗎350兆帕)。這樣做只會(huì)導(dǎo)致局部塑性屈服,因?yàn)樵搼?yīng)力值以上產(chǎn)量不是貫穿寬度的橋梁和肋骨。雖然這里沒有給出,分析通過指定的同時(shí)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的零的嗎轉(zhuǎn)子ID表面,并由此產(chǎn)生幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力在這種情況下大約13%低于M19鋼的屈服強(qiáng)度。分析與無(wú)轉(zhuǎn)子ID撓度約束發(fā)達(dá)的最大值應(yīng)力87%的高于M19屈服強(qiáng)度鋼(一共655 MPa)。 (IPM)的比較,優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用。ISG既有也沒有額外的機(jī)械considera轉(zhuǎn)子是對(duì)的(IPM)顯示在表i。優(yōu)化這種比較目標(biāo)雇用了一個(gè)系統(tǒng)的成本模型這臺(tái)機(jī)器加轉(zhuǎn)爐那些先前報(bào)道了[5],[7],[10]。設(shè)計(jì)# 1是ISG設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子呆板了。(IPM)行為表現(xiàn)在無(wú)花果。8和9,而設(shè)計(jì)2號(hào)這re-optimization有額外的機(jī)械設(shè)計(jì)的約束代表在無(wú)花果里。10號(hào)機(jī)和11號(hào)機(jī)。表我表明調(diào)查小組的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械因素造成未成年人犧牲為當(dāng)前等級(jí)和制度成本作為交換在小機(jī)器信封和一個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)能承受得起高設(shè)計(jì)破裂速度,而不是訴諸更多昂貴的高強(qiáng)度合金作轉(zhuǎn)子片。 這些結(jié)果都支持的結(jié)論(IPM)應(yīng)用自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)與問題圓形橋和肋骨型材,是最小化直徑以及額外的加強(qiáng)肋內(nèi)磁鐵蛀牙。此外,結(jié)果表明,附加的步驟可能會(huì)被要求為了進(jìn)一步減少的峰值應(yīng)力M19的范圍內(nèi)鋼。人身破裂速度的要求,是另一種形式雇用一個(gè)中心來(lái)替代產(chǎn)生制約轉(zhuǎn)子的ID偏斜。在機(jī)械設(shè)計(jì)減少點(diǎn)速度將提供一個(gè)有效的方式滿足機(jī)械嗎強(qiáng)度約束限制,如果汽車應(yīng)用即可修改。為轉(zhuǎn)子采用分析(設(shè)計(jì))、2號(hào)需要在機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的變化來(lái)滿足M19屈服應(yīng)力范圍可以沒有任何塑性屈服 估計(jì)如下: 這相當(dāng)于27%下降最快的速度行駛要求。deflection-constraining樞紐的附件只有7%的速度減少機(jī)械設(shè)計(jì)(9262 r /分),必須消除忍讓。另外,不同的紋理材料,具有更高的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)比M19鋼也可能被考慮為了滿足原來(lái)的尺寸10基米-雷克南/分鐘破裂速度的要求。材料對(duì)比較成本具有足夠的屈服強(qiáng)度,但是較高的核心的損失,有被證實(shí)為高速機(jī)械[14]。 IV. 結(jié)論 摘要首先分析了的力學(xué)行為和設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的啟示與層合IPM轉(zhuǎn)子求購(gòu)高速切削應(yīng)用統(tǒng)一。設(shè)計(jì)技術(shù)介紹了能有效減輕的機(jī)械應(yīng)力峰值轉(zhuǎn)子在高速行駛時(shí)的抓地力。它已被證明穩(wěn)健設(shè)計(jì),都離不開具有很重要的意義通過適當(dāng)選擇性能下降轉(zhuǎn)子的維度、橋梁和肋骨設(shè)計(jì),shaft-to-rotor附件,和材料的選擇。一列高速行駛的例子申請(qǐng)已被使用環(huán)形ISG通過有限元分析來(lái)證實(shí)這些結(jié)論。進(jìn)一步的工作應(yīng)該包括的原型結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的測(cè)試,評(píng)價(jià)的溫度效應(yīng),發(fā)展和結(jié)構(gòu)復(fù)合參數(shù)模型合并優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中通過直接。 參考 [1] w .宋楚瑜,“設(shè)計(jì)與造型的axially-laminated室內(nèi)永久的為field-weakening磁鐵電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序,“博士論文,部門。電子。選舉的人。材料科學(xué)與工程,大學(xué)學(xué)歷。格拉斯哥、格拉斯哥、英國(guó),1993年 [2] Vagati李曉嵐、Franceschini福神,Fratta,下午3點(diǎn)紅色的,“交流 電機(jī)對(duì)高性能驅(qū)動(dòng):一個(gè)基于設(shè)計(jì)的比較,在09/10/1997?！边\(yùn)動(dòng)。Annu IEEE-IAS。 會(huì)議。725-733,1995年,頁(yè) [3] :Fratta f,a . Vagati,Villata,“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的IPM的機(jī)器適合field-weakened操作”,陳鷹。 1990年,頁(yè),革新。1059-1065 [4] t . a脂,t . j . e·米勒,a . Vagati >,即Boldea Malesani,和t . Fukao,“同步磁阻驅(qū)動(dòng)教程中,發(fā)表在Annu IEEE-IAS。 會(huì)議,丹佛,CO,10月2勝7負(fù),1994年 [5] e . c拉雷絲、八寶飯m . Jahns、李佳玲Kirtley Jr,j . h .朗,”的內(nèi)飾起動(dòng)/發(fā)電機(jī)的點(diǎn)在汽車上的應(yīng)用”,陳鷹。革新,頁(yè)。三、土耳其的伊斯坦布爾。1802-1808 1998年,頁(yè)。 [6] e . c拉雷絲、八寶飯m . Jahns h .《朗,”一個(gè)飽和集中參數(shù)模型內(nèi)部永磁同步機(jī)”,陳鷹。IEEEIEMDC,西雅圖,華盛頓州,1999年,第1 - 11頁(yè)。553-555 [7] 拉雷絲”,即優(yōu)化的c型飽和室內(nèi)每-manent-magnet同步機(jī)械驅(qū)動(dòng),“博士,部門。選舉的人。英格。計(jì)算。科學(xué),麻薩諸塞州研究。1995,16(2),劍橋,麻薩諸塞州,2000 [8] 小j . e和c,r . Mischke、機(jī)械工程設(shè)計(jì)、5號(hào)艾德。紐約:天下,1989年。 [9] l . s .標(biāo)志,t Baumeister、標(biāo)志的標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)機(jī)械工程師。紐約:天下,1986年。 [10] e . c拉雷絲、八寶飯m . Jahns《朗,“影響之飽和度和變頻器在內(nèi)線成本優(yōu)化、永磁同步機(jī)器驅(qū)動(dòng)”在09/10/1997。 運(yùn)動(dòng)。Annu IEEE-IAS。 會(huì)議上,第一卷。、菲尼克斯、阿茲,1999年,頁(yè)。125-131。 [11] Nonoriented鋼板為磁應(yīng)用,美國(guó)鋼鐵,匹斯堡,PA,1978年版。 [12] 合金鋼紋理的產(chǎn)品,Armco鋼、匹斯堡,PA,1999年。 [13] 木匠合金鋼產(chǎn)品選擇指南、木工鋼,讀書,爸爸,1997年。 [14] w . l .宋楚瑜李曉嵐、b Kliman約翰遜,r,r的n -米勒,白色的,j .“小說高速異步電動(dòng)機(jī)為一家商業(yè)離心式壓縮機(jī),”在09/10/1997。 運(yùn)動(dòng)。Annu IEEE-IAS。 會(huì)議上,第一卷。、菲尼克斯、阿茲,1999年,頁(yè)。494-501。 [15] 應(yīng)用ANSYS有限元軟件ANSYS Multiphysics集團(tuán)公司、Canonsburg、PA,1999年。 愛德華·c拉雷絲(S ' ' 00)收到了96-M蔓延至S.B.丁鏞,學(xué)位,1988年和1996年分別為:從機(jī)械工程學(xué)系,博士學(xué)位和丁鏞,1996年和2000年,分別從國(guó)防部電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué),麻薩諸塞州 理工學(xué)院(麻省理工學(xué)院),劍橋。 于2000年5月,他加入了SatCon技術(shù) 公司、劍橋,麻薩諸塞州,它執(zhí)行 研究和開發(fā)在電力和 能源產(chǎn)品,而且目前是在探討了 直通式/電磁學(xué)小組長(zhǎng)。從1988年到1996年,他與通用電氣(GE) 飛機(jī)的引擎,明美,馬,在那里他加入了發(fā)展 先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),軍事和商業(yè)數(shù)據(jù) 通信系統(tǒng)和地面和飛行測(cè)試流體力學(xué) 并數(shù)字控制引擎系統(tǒng)。當(dāng)他回到麻省理工學(xué)院在1994年, 他繼續(xù)專門從事設(shè)計(jì)和控制電機(jī) 驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。他現(xiàn)在的技術(shù)研究 發(fā)展先進(jìn)的興趣是機(jī)電一體化、機(jī)械設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)、 和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。 拉雷絲收到一滿三年患病的德懷特D獎(jiǎng)學(xué)金。 艾森豪威爾獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃(美國(guó)交通部,美國(guó)聯(lián)邦 公路行政ISTEA助學(xué)金和獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃)為他的博士 研究。來(lái)自麻省理工學(xué)院進(jìn)一步贊助/行業(yè)汽車 財(cái)團(tuán)對(duì)先進(jìn)電氣/電子部件和系統(tǒng) 他為一家研究助理研究集中在汽車電子產(chǎn)品嗎 在過渡到一個(gè)42-Vdc汽車平臺(tái)。他也是《服務(wù)獎(jiǎng)的受獎(jiǎng)人 技術(shù)和政策計(jì)劃庫(kù)克公共服務(wù)獎(jiǎng)和最好的 論文陳述口服建筑作品獎(jiǎng)。 托馬斯·m . Jahns(S ' ' ' 91-F 73-M 79-SM 93年) 收到蔓延至S.B.,交通大學(xué)學(xué)位在1974年和 博士學(xué)位于1978年在麻省理工 劍橋,所有技術(shù),在電子工程。在1998年,他加入了大學(xué)的師資隊(duì)伍 威斯康辛州麥迪遜,作為一個(gè)教授,在整個(gè)部門 然而電子計(jì)算機(jī)工程,在那里 他也是一個(gè)威斯康辛州的副主任 電機(jī)與電力電子財(cái)團(tuán) (WEMPEC)。 在加入大學(xué)的 威斯康辛州、就與通用電器研究 發(fā)展,Schenectady,紐約,在過去的15年間,在那里他追趕新電源 電子、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在各種各樣的研究和管理 現(xiàn)需要招聘所述職位。他的研究興趣包括永磁同步 機(jī)器,由于各種各樣的應(yīng)用,包括從高性能的機(jī)器 工具向低成本電器驅(qū)動(dòng)器。在他進(jìn)行了一項(xiàng)研究,從市場(chǎng) 在麻省理工學(xué)院的休假,期間他執(zhí)導(dǎo)的研究 活動(dòng)在該地區(qū)的國(guó)際先進(jìn)的汽車電氣系統(tǒng)及配件 作為一個(gè)industry-sponsored汽車協(xié)會(huì)主任。 被授予博士Jahns威廉e紐尼爾獎(jiǎng)由分散型電源電子產(chǎn)品 針對(duì)社會(huì)是在1999年。()他被認(rèn)為是一位杰出的講師 由IEEE工業(yè)應(yīng)用的社會(huì)(IAS)在1994 - 1995年 針對(duì)在1996年。他一直擔(dān)任總統(tǒng)(1995-1996),針對(duì)常規(guī) 作為一個(gè)成員之間IAS執(zhí)行委員會(huì)患有急性心梗。他被選為 導(dǎo)演/代表名牌”、“服務(wù)之2002至2003年期間模塊 董事會(huì)。 托馬斯。a . Keim(M ' 90)接受醫(yī)生的科學(xué) 從麻省理工學(xué)院的學(xué)位 (麻省理工學(xué)院),劍橋。 畢業(yè)后,他在麻省理工學(xué)院 幾年成為會(huì)員的科研 工作人員,超導(dǎo)電機(jī)。 他然后工作,與一般的超過10年 電氣公司的研究和 杰弗里·h .朗(S ' ' ' 95-F 78-M 79-SM 98年) 收到蔓延至S.B.,交通大學(xué)電子工程的學(xué)位 博士學(xué)位,麻薩諸塞州 理工學(xué)院(麻省理工學(xué)院),劍橋,在1975年, 1977年,1980年,分別。 他是教授的電機(jī)工程 麻省理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室副主任 對(duì)電磁和電子系統(tǒng)。他 麻省理工學(xué)院成員一直是自1980年以來(lái)。他的 主要研究和教學(xué)領(lǐng)域興趣著重分析, 設(shè)計(jì)及控制的機(jī)電系統(tǒng) 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械上與一個(gè)重音,微傳感器和致動(dòng)器、 靈活的結(jié)構(gòu)。他單獨(dú)140多個(gè)學(xué)術(shù)論文,而且是 5件專利持有人在以下領(lǐng)域的機(jī)電、電力電子, 應(yīng)用控制。 所有的花都朗博士被授予了三個(gè)最佳論文獎(jiǎng)由各種各樣的IEEE的社會(huì)群體。 他是前赫茲基金會(huì)院士和前任副主編 傳感器和執(zhí)行器的自診斷。