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內嵌式永磁電動機(以下簡稱IPM)采用轉子沖片內嵌磁鋼塊且磁極表面對稱分布的方式，不僅使電機反電勢波形得到優(yōu)化，而且有效地抑制了電機齒槽力矩和負載力矩擾動。由于電機存在軸不對稱，凸極效應產(chǎn)生的附加磁阻轉矩將進一步提高電機效率。由電機的磁路分析表明，經(jīng)過磁保護的磁鋼，其抗去磁能力增強，電機體積有效減小，功率密度得到大大提高。
經(jīng)過合理的強度分析與機械設計，相比采用普通瓦形或者環(huán)形磁鋼的電機，IPM電動機轉子結構堅固可靠，無需額外綁扎等其它加固措施，加工工藝簡單，更適合高速弱磁運行。因此，內嵌式永磁電動機轉子結構具有結構簡單、尺寸靈活多樣且效率高、功率密度大等優(yōu)點。常規(guī)的高速IPM電動機中，極靴由于遠離旋轉中心，將受到很大的離心力作用而產(chǎn)生嚴重的形變，而連接極靴的隔磁橋將承受極大的應力。為提高轉子的機械強度，一般需要采取增加隔磁橋寬度的措施來減小形變。但這使得電機漏磁大幅增加，電機性能下降。因此對于IPM電動機，轉子強度和應力分析將是一個必要的設計環(huán)節(jié)。以高速運行的IPM電動機為研究對象，分析了電磁力與離心力、永磁體吸引力三種力對于轉子形變的影響。
常規(guī)的電磁及結構有限元分析由于考慮上述三種類型的力的共同作用，涉及電磁場與結構場的切換，導致流程復雜，計算量大。以下提出了一種靈活高效的簡化模型分析法，該方法利用電磁有限元網(wǎng)格剖分，來計算轉子離心應力，具有流程簡單、計算量小的特點。仿真和實驗結果表明，該方法實用有效。
對于IPM電動機性能的分析，有限元計算是一種有效的分析手段。其中電磁有限元可以得到轉子隔磁橋和極靴飽和的狀況及電磁性能，而結構有限元可以分析隔磁橋部分的形變狀況。基于強度分析中結構場與電磁場弱耦合性的特點，分析過程如下：先構建電機有限元節(jié)點與單元模型，接著對該電磁模型進行電磁力的計算和電磁性能的分析，最后將電磁模型分析的結果作為結構分析中結構場的邊界條件，進行相應的應力計算及結構分析。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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