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申请/专利权人：浙江大学;浙江大学先进电气装备创新中心

摘要：本发明公开了一种永磁电机转子的永磁体护套设计方法。方法包括：建立在永磁电机转子的永磁体护套设计边界条件下的二维应力解析模型；将电机结构和材料参数输入模型中，在达到不同极限应力条件下，输出护套设计参数从而构建关系曲线；将关系曲线叠加获得护套参数可行域，获得最优护套设计参数设计永磁体护套。本发明方法可得到直观的结果图，帮助快速选型护套材料，快速计算得到最优永磁体护套参数，还能为后续优化提供方向，具有通用性强、速度快、方向性明确、准确性高的优点。

主权项：1.一种永磁电机转子的永磁体护套设计方法，其特征在于，包括：1建立在永磁电机转子的永磁体护套设计边界条件下的二维应力解析模型；2将永磁电机的电机结构参数和材料参数输入二维应力解析模型中，在永磁电机转子达到不同极限应力条件下，二维应力解析模型输出各个极限应力条件下的护套设计参数，从而构建若干护套设计参数关系曲线；3将各个护套设计参数关系曲线进行叠加获得护套参数可行域，从而获得永磁电机转子的最优护套设计参数，根据最优护套设计参数设计护套1，完成对永磁电机转子的永磁体护套1的设计；所述的步骤1中，永磁体护套设计边界条件具体如下： 其中，σr.sle.max和σθ.sle.max分别为护套1的最大径向压应力和最大周向拉应力，σr.sle和σθ.sle分别为护套1的径向和周向应力，σr.sle.a和σθ.sle.a为护套1的径向和周向许用应力；Rsle.in为护套1的内半径；σθ.mag.max为永磁体2的最大周向拉应力，σθ.mag为永磁体2的周向应力，Rsft为转轴3的半径，σθ.mag.a为永磁体2的周向许用应力；σcontact.min为转轴3与永磁体2间最小接触应力压应力，σr.mag为永磁体2的径向应力，σcontact.a为永磁体2的径向许用应力；所述的步骤2中，根据各个极限应力条件下的护套设计参数构建若干护套设计参数关系曲线，具体为分别在护套1的径向许用应力σr.sle.a等于护套1的最大径向压应力σr.sle.max、护套1的周向许用应力σθ.sle.a等于护套1的最大周向拉应力σθ.sle.max、永磁体2的周向许用应力σθ.mag.a等于永磁体2的最大周向拉应力σθ.mag.max以及永磁体2的径向许用应力σcontact.a等于转轴3与永磁体2间最小接触应力压应力σcontact.min的极限应力条件下，获得在不同极限应力以及不同的护套1的厚度Hsle下的护套1的过盈量Hfit，从而构建获得若干护套设计参数关系曲线；对护套1的厚度Hsle进行扫描计算，即可得到一条护套参数关系曲线；再设置不同的屈服应力大小，得到一簇曲线，通过他们的关系判断这类护套参数关系曲线对应的是最大过盈量还是最小过盈量；所述的步骤1中，永磁电机转子的二维应力解析模型包括转轴解析模型、永磁体解析模型和护套解析模型，具体如下：a转轴解析模型： 其中，usft为转轴3的径向位移；r为微元的半径；C1.sft为转轴3的计算系数；μsft为转轴3的材料泊松比；Esft为转轴3的材料弹性模量；ρsft为转轴3的材料密度；ω为永磁电机转子角速度；σr.sft和σθ.sft分别为转轴3的径向和周向应力；βsft为转轴3的材料热膨胀系数；ΔT为永磁电机转子工作前后温差；b永磁体解析模型： 其中，umag为永磁体2的径向位移；C1.mag和C2.mag分别为永磁体2的第一和第二计算系数；μmag为永磁体2的材料泊松比；ρmag为永磁体2的材料密度；Emag为永磁体2的材料弹性模量；σr.mag和σθ.mag分别为永磁体2的径向和周向应力；βmag为永磁体2的材料热膨胀系数；c护套解析模型： CT.sle＝k2βθ.sle+μθr.sleβr.sle-βr.sle+μrθ.sleβθ.sle 其中，k为护套1的第一材料系数；Er.sle和Eθ.sle分别为护套1的材料径向和周向弹性模量；CT.sle为护套1的第二材料系数；βr.sle和βθ.sle分别为护套1的材料径向和周向热膨胀系数；μθr.sle和μrθ.sle分别为护套1的材料径向和周向泊松比；usle为护套1的径向位移；C1.sle和C2.sle分别为护套1的第一和第二计算系数；ρsle为护套1的材料密度；Rsle.in为护套1的内半径，Rsle.in＝Rmag-Hfit，Rmag为永磁体2的外半径，Rmag＝Rsle-Hsle，Rsle为护套1的外半径，Rsft＝Rmag-Hmag，Rsft为转轴3的半径，Hmag为永磁体2的厚度，Hsle为护套1的厚度，Hfit为护套1的过盈量；σr.sle和σθ.sle分别为护套1的径向和周向应力；永磁电机的电机结构参数包括转轴3的半径Rsft和永磁体2的半径，永磁体2的半径包括永磁体2的外半径Rmag和内半径，永磁体2的内半径根据永磁体2的外半径Rmag和永磁体2的厚度Hmag得到；永磁电机的材料参数包括永磁体2的材料泊松比μmag、材料密度ρmag、材料弹性模量Emag和材料热膨胀系数βmag，转轴3的材料参数包括转轴3的材料泊松比μsft、材料弹性模量Esft、材料密度和材料热膨胀系数βsft，护套1的材料参数包括护套1的材料径向弹性模量Er.sle和周向弹性模量Eθ.sle、材料径向热膨胀系数βr.sle和周向热膨胀系数βθ.sle、材料径向泊松比μθr.sle和周向泊松比μrθ.sle以及材料密度ρsle；护套设计参数包括护套1的厚度Hsle和过盈量Hfit。

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