高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形的解析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法及系统，方法包括S100：对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，并获得作用在隔磁桥和永磁体上的离心力；S200：建立隔磁桥的力平衡方程，确定变形协调条件和材料物理方程，联合求解隔磁桥所受载荷；S300：根据隔磁桥的受载形式计算其受到的最大应力，基于所述中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的力平衡方程和几何协调条件，获得中央隔磁桥受力和两侧隔磁桥受力与结构尺寸参数之间的解析关系。本发明专利技术采用解析方法快速准确地计算高速V型内置式永磁同步电机转子在隔磁桥处的应力和变形，为高速V型内置式永磁转子的结构设计提供理论支撑。的结构设计提供理论支撑。的结构设计提供理论支撑。

【技术实现步骤摘要】
高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形的解析方法及系统


[0001]本专利技术属于永磁同步电机
，更具体地，涉及一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形的解析方法及系统。

技术介绍

[0002]内置式高速永磁电机具有功率密度高、工作效率高、涵盖功率等级范围广等优势，在新能源汽车电驱动系统中受到广泛关注。然而，在电机高速运行工况下，巨大离心力作用在尺寸较小的永磁转子隔磁桥上，极易引起隔磁桥的结构破坏。增加隔磁桥厚度可提升其机械强度，但会导致转子漏磁增大，降低电机的电磁性能。在满足机械强度要求的前提下，应使隔磁桥尺寸尽可能的小。因此，内置式永磁转子隔磁桥的尺寸参数设计对电机的电磁性能和机械强度至关重要。
[0003]然而V型内置式高速永磁电机的转子结构设计是亟待解决的技术难题，需要综合考虑电机的电磁特性与机械特性的均衡。典型的V型内置式高速永磁电机转子结构中包含一个中央隔磁桥(简称为中央隔磁桥)和两个两侧隔磁桥(简称为两侧桥)。转子高速运行时，永磁体和极靴产生的离心力全部作用在隔磁桥上，由于隔磁桥的尺寸通常较小，转子结构中的最大应力出现在隔磁桥位置。如专利文献CN 111783246 A公开了一种“V”型内置式永磁同步电机最大应力的计算方法，通过分析隔磁桥的受力状态与计算隔磁桥所受力的大小计算出隔磁桥受到的平均应力，通过平均应力乘以应力集中系数计算出隔磁桥受到的最大应力。本方法可以写成MATLAB脚本，在电机设计时只需要得知电机相关参数的信息便可以快速的计算出转子所受到的最大应力。
[0004]但现有V型永磁转子结构的三个隔磁桥尺寸参数(厚度和宽度)主要依靠经验或通过有限元软件计算后选取，存在以下不足：(1)该方法仅根据受力平衡方程来计算转子隔磁桥处的最大应力，因此无法计算隔磁桥位置处的变形。(2)该方法仅针对结构较为简单的“一”型永磁转子应力进行计算，难以解决结构更为复杂的V型永磁转子的强度和变形计算问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形的解析方法及系统，对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，并获得作用在隔磁桥和永磁体上的离心力，建立隔磁桥的力平衡方程，确定变形协调条件和材料物理方程，联合求解隔磁桥所受载荷；根据隔磁桥的受载形式计算其受到的最大应力，在中央隔磁桥和两侧隔磁桥的最大应力相等条件下获得隔磁桥的尺寸参数满足的约束关系，从而实现高速永磁转子隔磁桥的等应力设计。
[0006]为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法，包括如下步骤：
[0007]S100：对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，并获得作用在隔磁桥和永磁体上的离心力；
[0008]S200：建立隔磁桥的力平衡方程，确定变形协调条件和材料物理方程，联合求解隔磁桥所受载荷；
[0009]S300：根据隔磁桥的受载形式计算其受到的最大应力，基于所述中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的力平衡方程和几何协调条件，获得中央隔磁桥受力和两侧隔磁桥受力与结构尺寸参数之间的解析关系。
[0010]进一步地，步骤S100包括：根据V型内置式高速永磁转子隔磁桥结构特性，划分为关于转子周向对称的多个区域。
[0011]进一步地，步骤S100包括：根据所述区域的几何特性，获得转子结构的等效质心。
[0012]进一步地，步骤S100包括：根据所述区域的几何特性，获得永磁体的等效质心。
[0013]进一步地，步骤S100包括：基于获得的所述转子结构的等效质心、永磁体的等效质心，确定作用在永磁体上的离心力。
[0014]进一步地，步骤S200包括：建立所述中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的力平衡方程，即中央隔磁桥受力与两侧隔磁桥的受力之和与作用在永磁体上的离心力平衡。
[0015]进一步地，步骤S200包括：根据中央隔磁桥受力与两侧隔磁桥的受力获得中央隔磁桥、两侧隔磁桥的变形，并建立所述中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的几何协调条件。
[0016]进一步地，步骤S200包括：基于所述中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的力平衡方程和几何协调条件，获得中央隔磁桥受力和两侧隔磁桥受力与结构尺寸参数之间的解析关系。
[0017]进一步地，步骤S300包括：根据中央隔磁桥受力和两侧隔磁桥受力，求解获得中央隔磁桥应力、两侧隔磁桥应力。
[0018]按照本专利技术的第二方面，提供一种V型内置式高速永磁转子隔磁桥等应力设计系统，包括：
[0019]离心力计算模块，用于对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，并获得作用在隔磁桥和永磁体上的离心力；
[0020]载荷计算模块，用于建立隔磁桥的力平衡方程，确定变形协调条件和材料物理方程，联合求解隔磁桥所受载荷；
[0021]应力和变形计算模块，基于所述中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的力平衡方程和几何协调条件，获得中央隔磁桥受力和两侧隔磁桥受力与结构尺寸参数之间的解析关系。
[0022]按照本专利技术的第三方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机实现如所述的方法。
[0023]按照本专利技术的第四方面，提供一种电子终端，包括：
[0024]至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，
[0025]所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；
[0026]所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现所述的方法。
[0027]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0028]1.本专利技术的方法，对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，并获得作用在隔磁桥和永磁体上的离心力，建立隔磁桥的力平衡方程，确定变形协调条件和材料物理方程，联合求解隔磁桥所受载荷；根据隔磁桥的受载形式计算其受到的最大应力，快速准确地计算高速V型内置式永磁同步电机转子在中央隔磁桥和两侧隔磁桥处的应力和变形，分析其随中央隔磁桥和两侧隔磁桥的宽度和厚度、V型角度、极靴中心角度及永磁体位置等参数的变化规律，显著提升永磁转子结构强度的设计效率。
[0029]2.本专利技术的方法，采用解析方法快速准确地计算高速V型内置式永磁同步电机转子在隔磁桥处的应力和变形，为高速V型内置式永磁转子的结构设计提供理论支撑。
[0030]3.本专利技术的方法，通过对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，并建立中央隔磁桥和两侧隔磁桥的应力与应变之间的关系模型，极大简化了转子隔磁桥结构强度计算及对应几何参数设计方法，且通过对比本专利技术等应力法与有限元仿真分析方法具有较高的一致性，验证了本专利技术方法的有效性，可靠性。
[0031]4.本专利技术的方法发现在隔磁桥等应力设计约束下，两侧桥厚度与两侧桥宽度的平方成正比，与中央隔磁桥宽度和极靴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法，其特征在于，包括如下步骤：S100：对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，并获得作用在隔磁桥和永磁体上的离心力；S200：建立隔磁桥的力平衡方程，确定变形协调条件和材料物理方程，联合求解隔磁桥所受载荷；S300：根据隔磁桥的受载形式计算其受到的最大应力，基于所述中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的力平衡方程和几何协调条件，获得中央隔磁桥受力和两侧隔磁桥受力与结构尺寸参数之间的解析关系。2.根据权利要求1所述的一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法，其特征在于，步骤S100包括：根据V型内置式高速永磁转子隔磁桥结构特性，划分为关于转子周向对称的多个区域。3.根据权利要求2所述的一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法，其特征在于，步骤S100包括：根据所述区域的几何特性，获得转子结构的等效质心。4.根据权利要求3所述的一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法，其特征在于，步骤S100包括：根据所述区域的几何特性，获得永磁体的等效质心。5.根据权利要求4所述的一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法，其特征在于，步骤S100包括：基于获得的所述转子结构的等效质心、永磁体的等效质心，确定作用在永磁体上的离心力。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法，其特征在于，步骤S200包括：建立所述中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的力平衡方程，即中央隔磁桥受力与两侧隔磁桥的受力之和与作用在永磁体上的离心力平衡。7.根据权利要求6所述的一种高速V型内置式永磁转子隔磁桥应力和变形解析方法，其特征在于，步骤S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东雄，周坤，喻泽文，王颖，郭俊，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：