电机定转子有限元分析

宁毕业设计(论文)电机定转子有限元分析所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级姓 名学 号指导老师 2015 年 3 月 31 日摘 要电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是发生驱动力矩，电气和各种机器的动力。发电机在电路中英文字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，现在最常用的利用，发烧，水能源推进发电等发电机转子。电者分布参数系统问题集中参数系统的问题解总结是司空见惯的。有限的数值解法是这种相同的想法。但是有限元登场后电工业界远不及应用领域等充分力学。有限要素法的特点是适用各种形式解几何，物理上的复杂的问题精度高通用性强的处理问题的彻底又系统采用适用的电子计算机方式。那本书是线性问题解法但是，迭代法例如牛顿-拉裴森迭代法也巧妙地解决问题的非线性。用解电磁场问题远电工的行业中常用的图解法、电解槽法等的优势。所以随着科学技术的发展各类超高压，大容量、高精度的电器产品的开发这个磁场等直接关系正确计算的这个产品的优异的性能和技术经济指标。有限要素法的强有力的工具电工的行业中电磁研究领域越来越广泛的应用。有限要素法异步电动机的性能分析的方法实际电机产品检验。磁场向量场B的旋涡中函数关键词：饲料装置； 改进设计Abstract The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Key Words: rice thresher threshing; improved design;21目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪论1第2章 定转子类型确定32.1 超声电机概况62.2电机定转子总体设计82.2.1电机定转子的类型定位102.2.2 电机定转子的整机结构及选择122.2.3 电机定转子的主要承载13第3章 电机原理153.1 定子工作原理183.2 转子工作原理20第4章 力学分析214.1 有限元简介224.2 模型处理234.3 前处理244.4 工况设定254.5 后处理264.6 结果分析27结论28参考文献29致 谢30第2章 总体方案确定第1章 绪论电气工作者把分布参数系统问题归结为集中参数系统问题求解是屡见不鲜的。有限元数值解法就是这种相同的思考方法。但是有限元登场后电工业界远不及应用领域等充分力学。有限要素法的特点是适用各种形式解几何，物理上的复杂的问题精度高通用性强的处理问题的彻底又系统采用适用的电子计算机方式。那本书是线性问题解法但是，迭代法例如牛顿-拉裴森迭代法也巧妙地解决问题的非线性。用解电磁场问题远电工的行业中常用的图解法、电解槽法等的优势。所以随着科学技术的发展各类超高压，大容量、高精度的电器产品的开发这个磁场等直接关系正确计算的这个产品的优异的性能和技术经济指标。有限要素法的强有力的工具电工的行业中电磁研究领域越来越广泛的应用。有限要素法异步电动机的性能分析的方法实际电机产品检验。磁场向量场中函数B的旋涡（1）通常矢量位A描绘即（2）磁场的基本方程（3）式中B磁感应强度介质常数J电流密度开始电机出来截横断这里的磁场电视平行平面场。设施的选定坐标A是B和Z轴方向的分量是零磁化位A，电流密度矢量J Z轴方向的分量令磁阻率于是方程3化二次元形式。定，（4）电机转子硅钢片成为从迭铁磁性物质的影响饱和磁化特性非线性，图1示磁阻磁场强度H的函数所以方程4偏微分方程直接解决方案的非线形微分方程很难使用数值计算法有限要素法可得到高精度解。图1 DG 41（厚度0.35毫米）硅钢片磁化曲第2章 定转子类型确定2.1 超声电机电机概况一点根据工作电源的种类可分为分类：直流电机和交流电机。1）直流电动机结构及工作原理是区分：刷直流电动机和刷子直流电动机。刷子的直流电动机可以，永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机区分：直卷直流电动机，并励直流电动机，他励直流电动机和复励电动机。永磁直流电动机区分：稀土的永磁直流电动机，铁氧体永磁直流电动机和niko永磁直流电动机。2）那种交流电机也区别：单相电机和三相电机。2，按结构和工作原理是区分：可分为直流电动机，异步电动机，同步电动机。1）同步电机区分：永久磁铁同步电动机，磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。2）异步电机感应电动机和可以交流，刷马达。感应电动机区分：三相非同期電動機单相异步电动机和罩等极异步电动机。刷电动机可以交流：单相串激电动机，通用汽车和推斥电动机。三点按开始和运行方式分类：电容器起动式三相异步电动机，电容器运转式单相异步电动机，电容器起动运转式单相异步电动机和分相式三相异步电动机。4 .用途，可以驱动用马达和控制用电动机。1）驱动用马达可以，电动工具（包括钻孔、打磨、磨砺，开槽切割、令等工具）用电动机，家电（包括洗衣机、电风扇、冰箱，空调，录音机，视频，DVD机，吸尘器，照相机，吹风机，电动剃须刀等）电动机和其他通用小型机械设备（包括各种小型机床，小型机械，医疗机器、电子设备等）用电动机。2）控制用马达区分：步进电机和伺服电机等。按5 .转子的构造分割：笼型感应电动机（旧标准被称为笼型异步电动机）和绕组转子感应电动机（旧标准被称为线异步电动机）。6点驾驶速度不同的作用，高速电动机，低速电动机，恒速电动机，调速电动机。低速电动机齿轮减速马达、电磁减速马达，扭矩马达和指甲极同步电动机等。调速电动机以外可分为级恒速电动机，无级恒速电动机，级变速电动机和无级变速箱外，可分为电磁调速电动机，直流电动机，PWM控制频率控制马达和控制开关磁阻电动机。异步电动机的转子旋转总是有点下旋转磁场的同步速度。同步电动机的速度和负荷的大小无关转子始终同步速度。 2.2电机定转子总体设计固定子是电动机不动的部分。固定子在定子核心，定子绕组和机床的三部分。定子的主要作用是发生旋转磁场，转子的主要作用是旋转磁场在磁力线切割并且发生（输出）电流。固定子，通常，核心，线圈，骨骼（有），里德，拉簧等构成。固定子两个连接方式，一种是4线式转子串，连接两个定子绕组之间，一种是2线式，2个定子绕组连接后再和转子串连接后再和转子串连接（4线式对角的2条导线接在一起）。两种连接方式不同，但通用。引結线方法有两种：一是代码引出；一种插接板件骨架上抽屉，这种线圈保留骨骼。2.2.1电机定转子的类型定位ISO标准来，轴承旋转支撑身体被称为转子。转子机械和机床的动态中的主要旋转部件。典型的转子透平机械转子，电机转子，各种泵的转子和涡轮压缩机的转子等。转子的特定的速度转动时大变形产生共鸣，引起共振时的速度和被称为转子的临界速度。工程，工作比第1楼临界转速称为刚性转子转子，比第1楼临界旋转称为柔性转子转子。转子作品从高速旋转运动平衡。静平衡主要是平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡，通过通用平衡机惯性力和惯性力偶平衡转子弹性支持的振动。挠性转子的动平衡复杂，原理分，振型平衡法和影响度法二类。转子整流困难，速度高，各种纠纷频发。一般的障碍刷子带来损坏，轴承带来损坏，风叶损坏、电刷磨耗，转子绕组烧毁等。1，刷伤害刷一般的障碍表面烧结洞，换向片飞出，换向片和换向片之间短路和刷子失败日元，电刷磨耗过度、云母凸出，换向片和领导虚次线圈等。刷子的表面烧成洞，换向片飞出，换向片和换向片之间电刷磨耗短路和过度的故障，刷的更换，同时转子绕组也需要更换。刷子的失败日元的故障，卧式车床加工处理后，还继续使用。换向片和虚次线圈引起的情况是虚的故障点迎来清洗铆接或焊接。如果故障点找不到，只是用刷子进行交换，同时转子绕组也需要更换。刷云母状态一样，钢锯条带齿侧打磨薄后，云母片刻低、倒角、研磨处理。2，轴承伤害电动工具常用的轴承，有608 629，101，102，200，201等。轴承的常见故障的间隙太大，轴承破裂、奔跑、奔跑内球场套、摇滚等。轴承间隙太大了，轴承破裂、摇滚等故障需要更改，新的轴承。一部分跑夹克，差距大，垫薄铁片（例如使用一些铁制的饮料瓶）或交换肠衣。一些空隙特别大，AB可涂万能胶解决。一套跑，转动轴冲稀稀落落的方法解决。3，風葉伤害风叶多見故障时的风叶破裂，变形，松弛，可拆卸旧件或换上新。铁风的叶子变形，或者尖嘴钳校正。风叶和轴之间的涂也能粘牢AB万能胶。4，电刷磨耗一般情况下，当电刷的长度磨损到原长度的1/3时，应进行更换。电刷过短，很容易烧毁换向器而造成转子报废。电刷的尺寸，一般用长宽高表示，更换时除要求尺寸一样外，还要用相同的牌号来更换。一般情况下，2个电刷应同时更换。2.2.2 电机定转子的整机结构及选择一、三相异步电动机结构，定子，转子和其他的附件构成。（1）固定子（静止部分）1，定子铁心效果：电机电磁电路部分，并在其上放置定子绕组。构造：定子铁心一般0.5毫米厚零点35%，表面是绝缘层硅钢片衝制，重叠压上，核心内圆海域均匀分布的槽嵌在定子绕组。定子铁心槽型以下：半闭口无言朴槽：电动机的效率和功率高，绕组嵌线和绝缘都比较困难。一般的小型低压电机。半开口：型槽嵌成型绕组，普通的大，中低压电机。所谓的成型绕组即绕组事前绝缘处理后放入槽内。开口型槽：放在成形绝缘绕组镶，方法是很方便的，主要是高压电机中。2，定子绕组效果：马达的电路部分，通入三相交流電流発生回転磁場。构造：三个空间相互120角隔电，队称排队的结构完全相同的线连接，这些绕组线圈的各有一定规律分别各槽内嵌在定子。定子绕组的主要绝缘项目以下三种：（保证绕组各导电部分和核心之间的信赖的绝缘绕组之间的信赖的东西和绝缘）。1）对地绝缘：定子绕组整体定子铁心间绝缘。层间绝缘）2：各相定子线圈间绝缘。3）匝间绝缘：每回合定子绕组各生产线间绝缘。电动机端子箱内部的布线：电动机配电箱里也是一个电路板、三相绕组的6个头绪两排，三个桩子是连接，并规定从左到右排列的号码从1（U 1），2（V 1），3（W 1），下排3个连接桩从左边右边排列的号码是6（W 2），4（U 2），5（V）、.三相绕组接成星形连接和三角接线。一般来说，制造和维修时规定这个号码排列。3，皮带驱动效果：固定定子铁心前后的盖，加强，转子，防护散热等的作用。构造：皮带驱动普通铸铁件，大型驱动一般用钢板焊接，微电机的机床采用铸铝件。封闭式电机机床外散热肌散热面积增加，防护式电机的机床的两端安上盖通风孔电动机的内外空气对流，有利直接散热。（二）转子（旋转部分）1，三相异步电动机的转子芯：效果：电机电路的一部分和核心槽内放置转子绕组。构造：材料和定子一样，0.5毫米厚的硅钢片衝制，重叠压，硅钢片外周海域均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常定子铁心衝遅了硅钢片圆来衝制转子芯。普通的小型异步电动机的转子芯轴直接压大中型异步电动机（旋翼直径300400毫米以上）的转子芯支柱转子压力轴。 2.2.3 电机定转子的主要承载三相异步电动机的转子绕组效果：旋转磁场发生感应电动势和电流形成电磁扭矩马达旋转。构造：笼式转子和绕线型转子。1）：笼式转子转子绕组插入转子槽中的多根导条和两个循环端环构成。如果去掉转子芯，整个绕组的形状像笼笼型和绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组、100 KW以上的电动机采用铜条和铜的一端环焊接。2）：绕线型转子绕组转子绕组和定子绕组相似，对称的三相绕组，一般有以下三个星，头突破轴的3个汇流环上，刷和外回路连接。特点：结构复杂，所以绕线式电动机的应用如鼠笼式马达不宽。但是，集流环和刷子转子绕组电路串附加抵抗等零部件，异步电动机的改善，刹车性能和控制性能，所以在一定范围内要求平滑流量调整的设备等，起重机，电梯，空气压缩机等采用。（3）三相非同期電動機其他附属品1，瓶盖支撑作用。2，轴承：连接旋转部分和不动的部分。3，轴承盖：保护轴承。4，风扇：冷却电动机。二，直流电动机采用八角形的全层状结构，不仅是空间利用率高，并且采用同步整流供电，能承受，纹波电流和快速的负荷电流变化。直流电动机没有直绕组适用必要，反马达旋转的自动控制技术。根据用户的需求也可以直绕组。中心高100280毫米的电动机无补偿绕组，中心高250毫米，280毫米的马达的情况，需要根据制作和补偿绕圈，中心高315450毫米带有电动机的补偿绕组。中心高500710毫米马达形状的安装尺寸及技术要求IEC符合国际标准，电机机械尺寸公差ISO国际标准。第3章电机原理3.1 定子工作原理定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生（输出）电流。3.2 转子工作原理ISO标准称，轴承旋转支撑身体被称为转子。转子机械和机床的动态中的主要旋转部件。典型的转子透平机械转子，电机转子，各种泵的转子和涡轮压缩机的转子等。转子的特定的速度转动时大变形产生共鸣，引起共振时的速度和被称为转子的临界速度。工程，比起工作一次转速度楼临界旋转的转子被称为刚性转子，比第1楼临界旋转称为柔性转子转子。转子作品从高速旋转运动平衡。静平衡主要是平衡盘形转子的惯性力。刚性转子的动平衡，通过通用平衡机惯性力和惯性力偶平衡转子弹性支持的振动。挠性转子的动平衡复杂，原理分，振型平衡法和影响度法二类。转子整流困难，速度高，各种纠纷频发。一般的障碍刷子带来损坏，轴承带来损坏，风叶损坏、电刷磨耗，转子绕组烧毁等。第4章力学分析本设计中模型参考现有电机定转子建立。重点部分为机身，工作部分，钻头部分，也就是受力部分，为后续做分析做模型基础。建模如下图所示4.3有限元分析 4.3.1模型导入一ANSYS Solidworks之间的数据转换使用ANSYS有限要素解析的时候，技术者，3次元构筑过程中需要大量的时间和精力。为了ANSYS自备的建模功能非常有限，一些模型，确立了构造简单，只有。随着ANSYS应用日益广泛，很多时候对非常复杂的模型有限元模型的建立，这时就需要处理的模型也越来越复杂，ANSYS带来的建模功能的许多不足。Solidworks 1项的3维CAD软件，其强大的参数化造型能力可以建立，非常复杂的实体模型。所以，如果充分利用快速准确Solidworks建模的特长Solidworks好人的模型导入ANSYS分析解决好ANSYS造型能力的不足。现在，很多技术者都是利用3维CAD软件建模，ANSYS 3维CAD软件之间的图形界面建立好的模式ANSYS导入到。理解ANSYS Solidworks之间的导入接口有效质量提高模式，简单分析工作，CAE分析者是很重要的意义。软件引进ansys模型，如下图所示：ansys接口进入，模特模块拉，点击geometry进项目schematic界面，然后在analysis systems静态structural模块点击它拉，制作了只geometry模块。4.3.2定义模型特性进入分析模块的接口，如下图所示首先是模特的材质定义模型点击界面，弹，如下，assignment箱后面选择structural钢。结构钢，点击确认，对材料成功给予材质。下面的图 4.3.3网格划分使用ANSYS有限要素解析的时候，技术者，3次元构筑过程中需要大量的时间和精力。为了ANSYS自备的建模功能非常有限，一些模型，确立了构造简单，只有。随着ANSYS应用日益广泛，很多时候对非常复杂的模型有限元模型的建立，这时就需要处理的模型也越来越复杂，ANSYS带来的建模功能的许多不足。Solidworks 1项的3维CAD软件，其强大的参数化造型能力可以建立，非常复杂的实体模型。所以，如果充分利用快速准确Solidworks建模的特长Solidworks好人的模型导入ANSYS分析解决好ANSYS造型能力的不足。现在，很多技术者都是利用3维CAD软件建模，ANSYS 3维CAD软件之间的图形界面建立好的模式ANSYS导入到。理解ANSYS Solidworks之间的导入接口有效质量提高模式，简单分析工作，CAE分析者是很重要的意义。众所周知，有限要素解析来说，网格区分是最关键的一个步骤分割、网格的好坏直接影响到解计算精度和速度。ANSYS中，大家都知道，网格区分三步骤：定义组合属性（包括实常数），几何模型上定义网格的属性，分割网格。在这里，我们分开这个阶段只网格相关的问题，特别是复杂的模型和相关的一些问题表示，简洁的。自由分开网格自由网格区分是自动化程度最高的网格区分的技术之一，它是在脸上（平面、曲面）自动生成的三角形和四边形栅极，身体自动生成四面体晶格。通常情况下，利用ANSYS智力尺寸控制技术（SMARTSIZE命令）和自动控制网格大小和密度分布，人工设置网格大小（AESIZE，LESIZE，KESIZE，ESIZE等一系列的密度分布控制命令）和选择分网算法等（MOPT命令）。点击工程的对话框的mesh选项设定，relvence选项的值100，这么高的网状区域获得，右键点击软件自动，mesh分，在栅极。互粉成功后如下图所示 4.3.4工况条件对模型进行工况设置，包括固定部分和受力部分。点击supports下的fixed support定义固定载荷，本模型中，设定地面为固定。如下图 设置受力载荷，由于西电机定转子在工作过程中，受到与钻头相反方向的力，为向上和向后的力。可以在电机定转子支架上定义两个分力，分别为向上和向后。如下图所示： 4.3.5解析一些构造，对概念的角度来看，那是几何学不变的稳定系统。但是，如果附近的几个主要结构构件刚度计算数值相差悬殊，导致大数值计算的误差，严重的事结构的几何学可变性忽略刚度构件的刚度贡献。如果上述的结构，它分析，刚度大构件单元的刚度，细分网格分，或回击高阶单元（光束-，- SHELL SHELL SOLID）。构件的连接形式（刚下和合并）等也有可能影响到结构的刚度。充分利用ANSYS地图分网SWEEP分网技术获得，尽量六面体网格，在这方面解缩小规模，另一方面计算精度。模式设定完成条件解析，solve点击进入状态，软件解析。下面的图解析最终结果包括应力，应变，位移。附近被切下的各平面坐标也平面平行六面体。这个六面体3个之间的3个平面垂直应力的成分是那个时候 1 的应力状态。规定应力成分的负面的日，首先假说：法线与坐标轴是一致的面坐在正面和目标；轴负一致的面负。并且规定：正面指向坐标轴应力，反而负；负轴负的应力，反而负。三个正面九的应力成分（3个正应力和6个应力）。这9分钟应力写下矩阵形式：如果作用的断面上的全应力和这个断面垂直，即同前方面正应力，应力为零，主要是这截面与平面，其法线方向或强烈主张应力主轴，而且的应力和主应力。如果三坐标轴方向主要方向，这个坐标系为主的坐标系。应力张量不变量解主要应力的过程中得到的主要应力是未知数的三次方程的 2 状态方程。状态方程的3个系数的唯一的主应力确定，稍微的主要应力唯一，得到它的不坐标变化的3个量，应力张量不变量表示一般应力红色部分代表最大值。看见彩虹从图每一部分的值，软件设定的分析结果，任何部位红色部分代表最大值。看见彩虹从图每一部分的值，软件设定的分析结果，任何部位参考文献结论一、总结第一部分，文献资料的搜集与整理。通过专利网、文献库和老师给的资料，了解了当前主流的几种机车转向架助推器类型。然后根据文献资料，综合分析每种助推器的优劣，综合比较借鉴，初步确定采用撬棍杠杆式助推方式。第二部分，确定局部和整体方案。进一步分析撬棍式助推器的助推方式，及需要哪些相配合的机构，将助推器分为执行系统、传动系统和驱动系统三部分。然后先对执行机构进行理论受力分析，分析其位移量。借此计算出传动部分带轮减速的传动比和需要的电机的转矩，从而确定电机选型，至此传动部分和驱动部分也同时确定下来。第四部分，各部件具体机构设计和校核。根据前面三章的内容，确定执行系统、传动系统各部件的具体结构尺寸，确定轴上零件的定位和装配方式，最后选择合适的轴承并对各部件进行校核。二、设计的不足之处 这次的设计还只是阶段性的，助推器的结构还可以进行局部优化，中间的传动系统也有很多不同的方案可以选择，比如选择带轮传动代替链传， 三、个人体会毕业设计是大学四年期间最后一次正式的机构设计了，可以说是跨出大学校园的最后一步。需要考察自己大学期间学习的各项专业技能和课程知识，并且要综合运用，对自己也是一次全面的提高。因为考研的关系，很多时间被占用了，所以毕业设计的时间比较紧，中间过程略显仓促。刚开始做课题使并没有什么头绪，不知道从哪里下手。就像无头的苍蝇，这里做一些，那里做一些，其中受力分析就做了很多遍，事实证明这些都是无用功。后来跟指导老师沟通了很多次，确定下来步骤。先综合分析助推器的总体结构，分成几部分，比如驱动、传动、执行部分，这样就有了一个大的方向。因此，我体会到初步设计必须确定每一部分的工作，由大到小，先分析结构，再对结构的运动和动力性能综合分析，不断的修正、不断的改进，这样才能做出完整的设计。参考文献1杨颖萍，施俊俊，孙英彪.客车转向架构架焊修工艺的探讨A.第十四届全国机械设计年会论文集C.中国机械工程学会，2008.2苍松.动车组转向架虚拟装配技术的研究与应用D.辽宁：大连交通大学，20093Http:/www.easymover.it/en/pusher.php,5-20/2013-5-204Gregory James Newell. Materials handling device and system. P.U.S. Patent No.7168514B2,Jan.30,20075Http:/www.fetec-papier.de/Easy_Mover_-_Rll