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內嵌式永磁電動機(以下簡稱IPM)采用轉子沖片內嵌磁鋼塊且磁極表面對稱分布的方式，不僅使電機反電勢波形得到優化，而且有效地抑制了電機齒槽力矩和負載力矩擾動。由于電機存在軸不對稱，凸極效應產生的附加磁阻轉矩將進一步提高電機效率。由電機的磁路分析表明，經過磁保護的磁鋼，其抗去磁能力增強，電機體積有效減小，功率密度得到大大提高。
經過合理的強度分析與機械設計，相比采用普通瓦形或者環形磁鋼的電機，IPM電動機轉子結構堅固可靠，無需額外綁扎等其它加固措施，加工工藝簡單，更適合高速弱磁運行。因此，內嵌式永磁電動機轉子結構具有結構簡單、尺寸靈活多樣且效率高、功率密度大等優點。常規的高速IPM電動機中，極靴由于遠離旋轉中心，將受到很大的離心力作用而產生嚴重的形變，而連接極靴的隔磁橋將承受極大的應力。為提高轉子的機械強度，一般需要采取增加隔磁橋寬度的措施來減小形變。但這使得電機漏磁大幅增加，電機性能下降。因此對于IPM電動機，轉子強度和應力分析將是一個必要的設計環節。以高速運行的IPM電動機為研究對象，分析了電磁力與離心力、永磁體吸引力三種力對于轉子形變的影響。
常規的電磁及結構有限元分析由于考慮上述三種類型的力的共同作用，涉及電磁場與結構場的切換，導致流程復雜，計算量大。以下提出了一種靈活高效的簡化模型分析法，該方法利用電磁有限元網格剖分，來計算轉子離心應力，具有流程簡單、計算量小的特點。仿真和實驗結果表明，該方法實用有效。
對于IPM電動機性能的分析，有限元計算是一種有效的分析手段。其中電磁有限元可以得到轉子隔磁橋和極靴飽和的狀況及電磁性能，而結構有限元可以分析隔磁橋部分的形變狀況。基于強度分析中結構場與電磁場弱耦合性的特點，分析過程如下：先構建電機有限元節點與單元模型，接著對該電磁模型進行電磁力的計算和電磁性能的分析，最后將電磁模型分析的結果作為結構分析中結構場的邊界條件，進行相應的應力計算及結構分析。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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