同步電主軸轉子疲勞強度分析

電主軸是數控加工機床的核心部件，在生產加工中起著重要作用。

由于其結構緊湊，功率密度高，穩定性好，永磁同步電主軸在現代制造業中得到了廣泛的應用。由于永磁同步電主軸直接影響到數控機床的可靠性和加工精密度，因此，分析永磁同步電主軸的機械強度和疲勞壽命對現代生產制造技術的要求越來越高。

轉子的偏心是引起永磁同步轉子徑向磁拉力和質量拉力不平衡的主要原因。空氣間隙磁場是一個很復雜的問題，其分布的不均勻性會使轉子產生畸變，由磁場產生的電磁力將作用于轉子，影響其機械強度和疲勞壽命。通過對永磁同步電主軸的徑向磁拉力等原因進行詳細的分析，完成了以下工作：對永磁同步電主軸內的永磁體、定子負載磁場進行了理論計算，并進行了仿真實驗，結果與實驗吻合良好。從理論上推導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行有限元模擬，得到了理論計算結果和有限元模擬結果的一致性，驗證了有限元模擬的正確性。

通過理論推導和有限元模擬，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子內部磁場的變化規律，并通過AnsysWorkbench軟件校核了轉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量衡拉力，并利用NcodeDesignlife軟件預測了轉子的疲勞壽命。通過理論計算和實驗仿真，分析了永磁同步電主軸內部氣隙場和定轉子空間場的分布情況及磁場的變化規律，并通過與有限元計算結果的比較，證實了本文所采用的氣隙場和定轉子空間場理論計算結果與有限元計算結果吻合良好。

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