采用碳纖維綁扎的磁懸浮高速永磁電機轉(zhuǎn)子研究.pdf

1、高速永磁電機具有高功率密度、高效等優(yōu)點，然而使用非導磁鋼護套的轉(zhuǎn)子的損耗卻很嚴重，可能導致永磁體不可逆退磁。研究表明:采用低導電率的碳纖維復合材料代替高導電率的非導磁鋼，可以有效降低轉(zhuǎn)子損耗，國外相關(guān)應用已經(jīng)非常成熟，在國內(nèi)卻還是空白。本文以采用碳纖維綁扎的高速永磁電機轉(zhuǎn)子為研究對象，以設計并制作額定轉(zhuǎn)速為36000r/min的轉(zhuǎn)子為目的，主要對碳纖維綁扎的轉(zhuǎn)子強度及動力學特性進行了研究。
　　提出了轉(zhuǎn)子的兩種制作方案:壓裝法和張

2、緊力纏繞。推導了采用壓裝法制作的轉(zhuǎn)子的應力分布以及采用張緊力纏繞方案制作的轉(zhuǎn)子的初始張力計算公式，通過計算發(fā)現(xiàn)由于張緊力纏繞所需初始張力過大而無法加工;計算了取不同過盈量、不同環(huán)向纏繞層厚度時壓裝法制作的轉(zhuǎn)子安全運行的極限轉(zhuǎn)速，選取滿足強度要求的過盈量及環(huán)向纏繞層厚度;在選定的參數(shù)下，得到了轉(zhuǎn)子危險位置的應力隨轉(zhuǎn)速變化的曲線，并通過有限元仿真進行驗證。
　　采用Raccati傳遞矩陣法計算了轉(zhuǎn)子在自由狀態(tài)下的固有頻率及模態(tài)振型，并

3、與激振實驗做對比，驗證了以下假設和等效的正確性:1、建模時只考慮永磁體與硅鋼片組件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，不考慮它們對抗彎剛度的貢獻;2、計算轉(zhuǎn)子護套的抗彎剛度EI時將碳纖維護套看做層合結(jié)構(gòu)。分析了磁懸浮軸承的支承特性，建立了磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學模型，計算了磁懸浮軸承支承狀態(tài)下轉(zhuǎn)子的固有頻率及模態(tài)振型，分析了支承剛度對臨界轉(zhuǎn)速的影響。
　　根據(jù)設計參數(shù)，加工了復合材料護套、永磁體、兩端芯軸及工裝。通過采用合理的壓裝工藝，成功制作了