无轨胶轮车用永磁同步电动机转子的强度与模态分析*

陈凡东

(1.中国煤炭科工集团 沈阳研究院有限公司， 辽宁 抚顺 113122； 2.煤矿安全技术国家重点实验室， 辽宁 抚顺 113122)

0 引言

以矿用防爆锂离子蓄电池无轨胶轮车为代表的新能源汽车在煤矿领域已得到广泛的使用。该车中的主驱电动机为永磁同步电动机，转子系统是永磁同步电动机的重要组成部件和执行机构，其安全平稳地运行是保证电动机正常输出和稳定能效转换的重要前提。转子系统的强度和振动特性直接影响电动机的性能和使用寿命，特别是高转速电动机，转子受到巨大的离心力。因此，为保证电动机设计的可靠性和稳定性，对高转速状态下的转子系统进行强度校核及获得其振动特性是非常必要的[1-3]。本文以极限转速为10 000 r/min的无轨胶轮车用永磁同步电动机转子为研究对象，利用ANSYS中的Workbench单元对其进行静力和模态仿真分析，获得了转子冲片及主轴的应力分布和形变、转子系统的固有频率及振型云图，为无轨胶轮车用永磁同步电动机设计与分析提供了参考。

1 永磁同步电动机转子结构

本文研究的永磁同步电动机转子系统，极限转速为10 000 r /min，最大转矩为800 Nm，其结构如图1所示。主轴总长535 mm，通过前后轴承固定。前后轴承间距为374 mm，后轴承与转子右端面间距为59 mm。转子外径为260 mm，内径为162 mm。为了方便计算，用CREO建模时将输出端花键简化为圆柱形，转子端板与转子视为同一零件，材质为35WW300，电动机轴与转子压圈视为同一零件，材质为42CrMo，磁钢为材质38UH，不考虑电动机轴的倒角、退刀槽，各材料的属性见表1。……