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双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机设计与转子强度分析
双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机设计与转子强度分析
1.研究背景
随着工业自动化和智能制造技术的不断提高，要求电机具有高效、节能、稳定、可靠、环保等多种性能。传统的电机结构在这些方面存在着一些不足，因此需要研发新型的电机结构满足需求。而双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机是一种新型的电机结构，具有结构紧凑、功率密度高、转矩平稳、响应速度快等特点。
2.设计原理
双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机采用了双端励磁技术、内置转子结构和磁分路混合励磁技术。其工作原理是：通过定子磁场和转子磁场的交互作用来产生电磁力。在这种电机结构中，定子上分布着多组驱动绕组，通过驱动绕组通以交流电流，创造旋转磁场。而转子中间穿过线圈，同时也顺应驱动绕组创造旋转磁场，与定子磁场形成耦合，形成切割磁通产生电动势。电动势创造了额外磁通，加强了转子磁通，提高了励磁响应度以及增加了电机效率。
磁分路混合励磁技术将永磁体和励磁线圈这两种不同的励磁方式组合在一起，从而在系统控制的作用下，以较低的成本来满足工艺所需的高精度和高质量的电机输出。磁分路混合励磁电机在转子结构上采用内置转子结构，将永磁体嵌入转子中，这种结构简化了电机的机械结构，提高了工作效率，同时也降低了系统成本。
3.设计步骤
双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机设计流程如下：
（1）确定电机参数，包括额定功率、额定电压、额定转速、定子齿数、极对数等；
（2）进行电磁设计，包括定子齿形的设计、永磁体形状的设计、定子和转子的磁路分析等；
（3）进行电机转子结构设计，包括转子的加工与制造、永磁体的固定方式、转子磁路槽的形状等；
（4）进行电机传动系统的设计，包括定子、转子轴承、轴等的选型设计；
（5）进行电机控制系统的设计，包括传感器选择、电调芯片的选型等；
（6）进行电机结构总体设计，包括元器件的选择、线缆的布置等。
4.转子强度分析
从结构上看，双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机采用的是内置转子结构，这种结构在一定程度上可以减小电机体积和重量。但是，内置转子在高速运转时，转子上产生的离心力很大，对转子强度有着较高的要求。
通过对转子进行强度分析，可以评估转子的受力情况，有助于优化转子的结构设计。目前有多种分析方法可供选择，如有限元分析法、模态分析法等。
在进行有限元分析时，需考虑转子所受分力、离心力的作用，将转子进行划分，按不同部位进行分析。通过模拟分析，并得出转子应变、位移和应力等参数，根据实际情况，确定转子实际需要的材料和厚度。
5.结论
双端励磁内置转子磁分路混合励磁电机是一种新型的电机结构，通过双端励磁技术、磁分路混合励磁技术以及内置转子结构等多种技术手段的组合，实现了电机结构的优化。在转子强度方面，通过有限元分析等方法，对其进行了评估和优化，在提高电机性能的同时保证了其可靠性和安全性。该电机结构具有很好的应用前景，值得进一步研究和推广。