ANSYS在永磁电机转子强度接触有限元分析中的应用.pdf

节选段落一：
永磁同步电动机
转子内装有永磁体并开有大量隔磁槽，而使其强度和刚度受到极
大削弱，同时使转子结构趋于复杂，在电机的设计中，为使电机能
安全运行于性能指标所要求的整个转速范围内，应该校核计算电
机转子结构的机械强度，从而使电机转子超速运转时在离心力的
作用下不发生严重的塑性变形和破坏。传统的计算方法[1]是将永
磁体的质量简化到永磁体槽的两侧，实际上这种方法并不完全符
合实际情况，采用 ANSYS 有限元软件，通过非线性接触有限元方
法，对一永磁电机的冲片叠压式转子的强度进行了分析求解。
2 接触问题算法
在工程实际中，会经常遇到接触问题。接触问题要求接触区
域必须满足运动和力学接触约束[2]。


节选段落二：
ANSYS 软件可以按用户的需要自动生成各种网格。为了得
到较好的网格模型的曲面形状，得到更精确的结果，本计算选取 20
节点三维六面体单元 SOLID95，有限元网格划分，如图 1（b）所示。
（a） （b）
图 1 转子力学计算模型及有限元模型
1.永磁体 2.转子铁心 3.永磁体槽
3.2 选择接触算法并求解
永磁电机转子中永磁体和转子铁心之间显然是接触非线性
状态，需进行状态非线性求解。
通过目标单元和接触单元来定义模型在变形期间可能发生
接触的区域。


节选段落三：
在转子的 1/4 求解区域内，永磁体与转子铁心有两
个接触对，本计算目标面用 TARGE170 单元，接触面用 CON－
TA174 单元；摩擦系数为 0.2。
由于接触问题的复杂性，使得用 ANSYS 求解接触问题的过
程也非常复杂。ANSYS 软件共提供了包括前面所述三种方法在
内的五种接触算法[5]，用以解决面－面、点－面，点－点接触问题。应
结合实际问题和算法本身的特点选用
ANSYS 软件对面—面接触采用增广的 Lagrangian 算法和罚
函数算法。本计算的接触算法采用扩展的 Lagrangian 方法。