同步電主軸轉(zhuǎn)子疲勞強(qiáng)度分析

電主軸是數(shù)控加工機(jī)床的核心部件，在生產(chǎn)加工中起著重要作用。

由于其結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高，穩(wěn)定性好，永磁同步電主軸在現(xiàn)代制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于永磁同步電主軸直接影響到數(shù)控機(jī)床的可靠性和加工精密度，因此，分析永磁同步電主軸的機(jī)械強(qiáng)度和疲勞壽命對現(xiàn)代生產(chǎn)制造技術(shù)的要求越來越高。

轉(zhuǎn)子的偏心是引起永磁同步轉(zhuǎn)子徑向磁拉力和質(zhì)量拉力不平衡的主要原因。空氣間隙磁場是一個很復(fù)雜的問題，其分布的不均勻性會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生畸變，由磁場產(chǎn)生的電磁力將作用于轉(zhuǎn)子，影響其機(jī)械強(qiáng)度和疲勞壽命。通過對永磁同步電主軸的徑向磁拉力等原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，完成了以下工作：對永磁同步電主軸內(nèi)的永磁體、定子負(fù)載磁場進(jìn)行了理論計算，并進(jìn)行了仿真實驗，結(jié)果與實驗吻合良好。從理論上推導(dǎo)出定子開槽對氣隙場場的影響，并用Ansoft軟件對氣隙場場和定子磁場進(jìn)行有限元模擬，得到了理論計算結(jié)果和有限元模擬結(jié)果的一致性，驗證了有限元模擬的正確性。

通過理論推導(dǎo)和有限元模擬，分析了靜偏心和動偏心兩種不同的偏心形式下氣隙和定轉(zhuǎn)子內(nèi)部磁場的變化規(guī)律，并通過AnsysWorkbench軟件校核了轉(zhuǎn)子在不同偏心形式和不同偏心量下所受的徑向磁拉力和不平衡質(zhì)量衡拉力，并利用NcodeDesignlife軟件預(yù)測了轉(zhuǎn)子的疲勞壽命。通過理論計算和實驗仿真，分析了永磁同步電主軸內(nèi)部氣隙場和定轉(zhuǎn)子空間場的分布情況及磁場的變化規(guī)律，并通過與有限元計算結(jié)果的比較，證實了本文所采用的氣隙場和定轉(zhuǎn)子空間場理論計算結(jié)果與有限元計算結(jié)果吻合良好。

求解了轉(zhuǎn)子偏心后產(chǎn)生的徑向磁力和不平衡質(zhì)量拉力，并對不同偏心形式、不同偏心量的轉(zhuǎn)子進(jìn)行了強(qiáng)度校核，使其強(qiáng)度滿足要求。通過高頻變化，預(yù)測了轉(zhuǎn)子在徑向磁拉力和不平衡質(zhì)量拉力作用下的疲勞壽命，滿足了使用要求。