刀桿式手動壓機(jī)設(shè)計(jì)(1)帶CAD圖
刀桿式手動壓機(jī)設(shè)計(jì)(1)帶CAD圖,刀桿式,手動,設(shè)計(jì),CAD
傳統(tǒng)上的機(jī)械設(shè)計(jì)考慮積層，高速，內(nèi)置永磁同步機(jī)轉(zhuǎn)子
愛德華·c拉雷絲
美國電氣和電子工程師協(xié)會會員 Jahns托馬斯·m 朗博士杰弗里h Keim托馬斯·a
Abstract-This機(jī)械設(shè)計(jì)的考慮。本文討論了對傳統(tǒng)所特有(例如,徑向)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部層機(jī)器。重點(diǎn)是放在的應(yīng)用場合,在那里,徑向力由于高速運(yùn)行的主要途徑是機(jī)械的限制設(shè)計(jì)的因素。適當(dāng)設(shè)計(jì)的分層橋梁或肋骨,在轉(zhuǎn)子外徑是指在詞語解釋的是兼而有之資料的思路和電磁性能影響。與性能的權(quán)衡復(fù)雜的聯(lián)系在一起使用加強(qiáng)肋磁鐵蛀牙進(jìn)行了探討。這靈敏度的rotor-shaft機(jī)械設(shè)計(jì)的限制的越來越多的機(jī)制,突出了。這些效應(yīng),然后利用有限元分析的一種方法分析了m / 6-kW 150-N先發(fā)投手/發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)集成運(yùn)行到6000股r /分鐘環(huán)形轉(zhuǎn)子來容納變矩器或離合器總成。這個例子,證明了這是有可能的對顯著提高轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)完整性使用摘要敘述技術(shù)只有一個非常謙遜的沖擊在放映的機(jī)械驅(qū)動成本。
指數(shù)Terms-Electrical鋼、有限元分析(FEA),高速度、室內(nèi)永磁(IPM)同步機(jī)、片、磁飽和。
I.介紹
OTOR設(shè)計(jì)和施工的室內(nèi)永久的,磁鐵(IPM)機(jī)是很有挑戰(zhàn)性的任務(wù)到期一種矛盾的特點(diǎn),改了系統(tǒng)性能轉(zhuǎn)子的復(fù)雜性。IPM的機(jī)器是感興趣的,因?yàn)樗麄兪欠浅Ｓ形Φ谋硌莸牧鲈跔恳椭鬏S應(yīng)用[1]、[2]。機(jī)器設(shè)計(jì)可以(IPM)用寬,從理論上無限,速度范圍為常數(shù)具有優(yōu)良的逆變器利用權(quán)力運(yùn)作。這是通過使用一凸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子幾何有限
論文發(fā)表于IPCSD 03-084 2001年,IEEE國際電氣機(jī)械與驅(qū)動研討會,6月17 - 20日劍橋,麻薩諸塞州,和批準(zhǔn)發(fā)表在中華民國的工業(yè)應(yīng)用電機(jī)委員會正則化方法的工業(yè)應(yīng)用的社會。手稿提交審查并公布了11月5日,2002年1月出版20日,2004年。 這項(xiàng)工作是由麻省理工學(xué)院的財(cái)團(tuán)支持先進(jìn)汽車電子/電氣元件和系統(tǒng)。
拉雷絲與SatCon e . c的高新技術(shù)公司,劍橋,麻薩諸塞州美國(電子郵件件:lovelace@alum.mit.edu 02142l)。t . m . Jahns與威斯康辛大學(xué)電機(jī)與電力電子聯(lián)合體,電氣連接,計(jì)算機(jī)工程部門,大學(xué)的威斯康辛州麥迪遜、作業(yè)指導(dǎo)書,美國(電子郵件:jahns@engr.wisc.edu 53706-1691)。t . a . Keim和j . h .朗與實(shí)驗(yàn)室的磁力部門或電子系統(tǒng)、電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)、麻省理工學(xué)院、劍橋,MA 02139美國(電子郵件:tkeim@mit.edu,lang@mit.edu)。10.1109 / TIA.2004.827440數(shù)字對象標(biāo)識符。
從磁通,里面藏貢獻(xiàn)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)譜。達(dá)到理想的程度的凸極、特殊紋理策略是典型的設(shè)計(jì)和組裝要求比較對那些需要為競爭對手的機(jī)器類型諸如表面點(diǎn)和異步電機(jī)。
轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)策略機(jī)器一般可(IPM)軸向及徑向劃分,每層合結(jié)構(gòu)以其自身優(yōu)勢[3],[4]。轉(zhuǎn)子的軸向的層使用多種交替層構(gòu)造軟、硬磁紙上的,還是放在沿主軸的機(jī)器,每個彎曲和個人的大小與轉(zhuǎn)子磁極形成[1]。該設(shè)計(jì)方法可以達(dá)到high-inductance凸極率
超過10:1。然而,合軸轉(zhuǎn)子相對昂貴制造由于分類切割,塑造和組裝的許多不同的片那一定是就業(yè)。此外,一個約束轉(zhuǎn)子的袖子可能是必要的,以防止紋理高速運(yùn)作入侵到氣隙。這種袖子通常減少由于他們的凸極有限厚度和經(jīng)常增加由于渦流損失當(dāng)高強(qiáng)度不銹鋼(例如,Inconel)是超套筒材料。
相比之下,屬于典型的層合轉(zhuǎn)子徑向設(shè)計(jì)以1 - 4層的硬磁材料在每個極。每個紋理,這一點(diǎn)與其他類型機(jī)器,是傳統(tǒng)穿孔或削減作為一個單一的單一塊為橫截面上的轉(zhuǎn)子。蛀牙是穿孔或剪切成轉(zhuǎn)子片,和磁性材料插入這些蛀牙。這求購,最多可以放置,以便使用傳統(tǒng)的方法轉(zhuǎn)子是屬于比較容易制造比它的軸疊層IPM翻版。
摘要本文檢視傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的問題(也稱橫向或徑向)膠布等IPM轉(zhuǎn)子。只有離心力被認(rèn)為是這可能是占統(tǒng)治地位的機(jī)械應(yīng)力的來源在高-速度的設(shè)計(jì)。每個設(shè)計(jì)特征的幾個關(guān)鍵轉(zhuǎn)子進(jìn)行了考核反過來對他們的影響結(jié)果表明,在轉(zhuǎn)子彎曲故障的壓力
蘇:拉雷絲等傳統(tǒng)層合、高速,IPM同步機(jī)轉(zhuǎn)子
圖1 .12-pole IPM的橫截面的機(jī)器。
國家和電磁性能。設(shè)計(jì)策略與就功能,可以有效減少合成機(jī)械應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了研究。辯論的證實(shí)通過有限元分析(FEA)來驗(yàn)證的觀點(diǎn)。
一個IPM轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)一個集成起動/發(fā)電機(jī)(ISG)應(yīng)用是用來在整個論文以說明該方法的意義這些機(jī)械方面的技術(shù)問題[5]-[7]。一個橫截面雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12-pole圖1顯示的是。特別需要指出的是,轉(zhuǎn)子的機(jī)械應(yīng)力狀態(tài),這是一種極限設(shè)計(jì)約束由于具有較高的轉(zhuǎn)子變速運(yùn)行,是必需的環(huán)形旋轉(zhuǎn)音圈汽車機(jī)械。
相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)技術(shù)：
·每分鐘6000-r最大操作速度;
·設(shè)計(jì)000-r /分鐘10個破裂速度;
·轉(zhuǎn)子內(nèi)徑最小165mm;
·最大的定子外徑300mm;
·永磁材料
II．機(jī)械設(shè)計(jì)的IPM轉(zhuǎn)子
為了這個討論,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行說明,而產(chǎn)生的在最壞的情況下,轉(zhuǎn)子的機(jī)械應(yīng)力(IPM)。假設(shè)在這個發(fā)展過程中采用如下:
·只是穩(wěn)態(tài)速度情況
·忽略溫度效應(yīng)
·29-gage基線芯材:M19電氣鋼
·產(chǎn)量幫助中的小應(yīng)變分析表明平面應(yīng)力
·電磁起源的力量可以忽略不計(jì)
·振動和轉(zhuǎn)子軸動力部隊(duì)被忽略了
與這些假定的基礎(chǔ)上,對轉(zhuǎn)子的力量支配著通過穩(wěn)態(tài)離心力在恒定的速度。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)破裂的手術(shù)設(shè)計(jì)速度值,10基米-雷克南/分鐘。
與這些假定的基礎(chǔ)上,對轉(zhuǎn)子的力量支配著通過穩(wěn)態(tài)離心力在恒定的速度。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)破裂的手術(shù)設(shè)計(jì)速度值,10基米-雷克南/分鐘。峰值應(yīng)力的解析計(jì)算由于離心一時徑向力機(jī)轉(zhuǎn)子是一層合(IPM)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù),那是不嘗試過在本文由于
復(fù)雜的轉(zhuǎn)子分層設(shè)計(jì)特點(diǎn)。然而,這些峰值應(yīng)力影響的邊界上的優(yōu)化變量,確定出最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì),所以定性討論的合力由于慣性負(fù)載是合適的。討論了著名的原則,采用材料在描述的行為靜載荷[8],[9]。
圖2。素描的內(nèi)力有著堅(jiān)實(shí)的轉(zhuǎn)子
圖3。在草圖合力轉(zhuǎn)子在一個magnet-filled(IPM)空腔內(nèi)。
圖2顯示一個堅(jiān)實(shí)的轉(zhuǎn)子截面與標(biāo)示注明主要力量的核心由于離心加載。從最簡單的水平,而忽略了磁鐵的蛀牙、轉(zhuǎn)子就像一個環(huán)不變的前提下,離心加載。在這些一種元素的條件下,轉(zhuǎn)子的成員在切向張力和徑向壓縮。
我們可以為薄壁箍近似建模轉(zhuǎn)子由于窄深的轉(zhuǎn)子ISG相比較于轉(zhuǎn)子的ID。作為一個結(jié)果,轉(zhuǎn)子的細(xì)分市場主要經(jīng)驗(yàn)切向張力的力量。使用這個假設(shè),主要影響因素的峰值應(yīng)力的平均值“環(huán)”的半徑和轉(zhuǎn)速。幫助中的小應(yīng)變分析根據(jù)應(yīng)力增加的平方每個這些因素。
如果轉(zhuǎn)子腔現(xiàn)在視為圖3中,哪個只含有一腔層、鋼桿件集中這
連接到軸是,現(xiàn)在只剩下的紋理薄的鋼橋在各個末端。因此,離心加載在電線桿上一篇文章并不是均勻的分布在
圖4。在草圖合力IPM轉(zhuǎn)子在多種層次。
“箍、轉(zhuǎn)子徑向?qū)а荨?導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性的慣性兩個保留上的負(fù)荷之間的橋梁。
應(yīng)該指出的是,該保稅點(diǎn)資料洞里也將有助于這個裝載,因?yàn)樗歉賳徜摰挠捕缺?因此,貢獻(xiàn),將額外的加載攻擊的內(nèi)側(cè)邊緣桿件。因此,磁鐵的等效質(zhì)量, 圖3中,必須的總和鋼桿兩件作品,磁鐵(陰影部分的圖3)。保稅磁性材料不提供任何磁體和鋼顯著之間的融洽,因此,不傳遞力與服事的桿件。
面臨的挑戰(zhàn),就可建模思路,并在這在很大程度上取決于具體橋的形狀。如果橋梁(主要是直的,然后梁彎曲近似的嗎適當(dāng)?shù)?。?dāng)多個圖層都被看作是圖4中每一層能被視為獨(dú)立的載入如果inter-cavity鋼截面大得足夠分配任何脅迫濃度相鄰的橋。負(fù)荷在每座橋是再后末期由于負(fù)載在干熄爐徑向方向其慣性負(fù)載上剩余的部分桿件這座橋正在考慮之間和軸。
如果橋梁每一層都有相同的規(guī)模,將橋最長結(jié)束的時候?qū)⒃谧罡叩目涨粔毫?。如果空腔的目的都是圓形的,如圖5秒,然后每個“梁有效長度”降低,而簡單的光束上述近似不再是合理的。每個現(xiàn)在就像一個圓錐形橋缺口應(yīng)力集中造成的元件下側(cè)作用力,如圖5
精確定位的峰值應(yīng)力在每座橋組態(tài)會要求重大分析來確定的不訴諸數(shù)值解。特別需要指出的是,安裝(固定或簡單等價的兩頭各)“梁”為straight-bridge模型是不明確的。 如果兩端的各自的經(jīng)驗(yàn)比較。最小彎曲橋梁其余的橋,這是一個合理的假設(shè)高峰壓力會被發(fā)現(xiàn)在兩端。相比之下,峰值應(yīng)力圓形腔結(jié)構(gòu)模型的可預(yù)期的
圖5。在草圖合力轉(zhuǎn)子在多個腔(IPM)層圓潤的小費(fèi)。
在這一階段,可以使一些概述轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)決策,IPM惡化或改進(jìn)了機(jī)械應(yīng)力條件。
·speed-A減小10%最大轉(zhuǎn)子在機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的速度將降低峰幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力降低近20%
·轉(zhuǎn)子OD-Similarly,減免10%的半徑轉(zhuǎn)子表面,此處的橋梁所在位置,也會減少了20%的應(yīng)激因素
·圓形的bridges-The”束“壓力被減少“梁”變得更短和所有其它密度的平等。的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上切口的應(yīng)力集中圓形橋循環(huán)模型,形狀應(yīng)該將近減少應(yīng)力峰值
·pieces-A減小10%的小桿鉆具桿件軸向長度單位質(zhì)量將會減少壓力幾乎線性的。這可以達(dá)到降低分?jǐn)?shù)撐竿的程度,以致于空間跨度。增加磁極數(shù)量的機(jī)器能產(chǎn)生同樣的效果
·一根肋骨加強(qiáng)rib-Adding重新分配的離心從桿位片負(fù)荷導(dǎo)致在一個具有很重要的意義
改進(jìn)的應(yīng)力狀態(tài)。一根肋骨,加入到紋理幾何穿過軸的每一腔抵抗離心運(yùn)動通過撐竿的群眾張力而不是彎曲
另一個因素的合力所引起的慣性加載量是影響,整個轉(zhuǎn)子徑向的偏轉(zhuǎn)對組件的大小和環(huán)應(yīng)力拉伸。在橋的投籃張力是由于拉伸,作為轉(zhuǎn)子擴(kuò)展到氣隙在更高的速度。隱含的邊界條件是,在箍應(yīng)力計(jì)算轉(zhuǎn)子ID和OD界限是無約束。作為一個結(jié)果,減少不必要的在任何一個邊界將會減少變形的擴(kuò)張轉(zhuǎn)子在斯坦福橋球場進(jìn)行的,因此也降低半徑籃筐加載應(yīng)力的組成部分。
轉(zhuǎn)子OD是有問題的制約,因?yàn)樗鼘⒁蟊绕渌牧箱摯蠓鶞p少慣性載荷下的徑向變形。此外,添加任何資料氣隙中,影響電磁力將原有的轉(zhuǎn)子的凸極的降解性能這臺機(jī)器。
蘇:拉雷絲等傳統(tǒng)層合、高速,IPM同步機(jī)轉(zhuǎn)子
圖6。設(shè)計(jì)采用鳩轉(zhuǎn)軸轂關(guān)節(jié)之間的樞紐和轉(zhuǎn)子的ID
圖7 .轉(zhuǎn)軸轂設(shè)計(jì)采用軸螺栓通過堆棧結(jié)束板
身份證是制約轉(zhuǎn)子更可行的解決方案提高轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)完整性。既然有那必須附上已一個集線器轉(zhuǎn)子曲軸,在那里是一種機(jī)會,專門設(shè)計(jì)中心保留轉(zhuǎn)子嗎徑向非。通常情況下,一個集線器只是設(shè)計(jì)傳遞的力矩在圓周方向會發(fā)生在一個轂轉(zhuǎn)子是壓合內(nèi)。一個壓合,雖然,什么也不做約束的轉(zhuǎn)子ID,也就不會減輕的最大值機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的應(yīng)力。
如果沒有空間限制內(nèi)轉(zhuǎn)子的身份證,各種各樣不同的樞紐裝置可能在安理會的考慮范圍。一個焊接中心可以工作,但卻可以改變磁特性的核心。一種選擇是一種軸向缸,伴侶的轉(zhuǎn)子的ID表面采用鳩,如圖6。另一個替代方案來建造一個終板和螺栓分布在嗎終板的周長(1 /桿),如圖7。將下降,片帶孔沿每個軸地核是寬的地方。
這個螺栓系統(tǒng)是唯一可行的螺栓的張力。如果足夠能夠發(fā)展和維持這樣的徑向載荷被擄去了由終板。如果足夠的螺栓張力并不發(fā)達(dá),在那里將會是有意義的,這將side-loading釘可能導(dǎo)致剪切掉釘在細(xì)胞表面的結(jié)束盤子里。
相吻合的優(yōu)勢夾具(圖6)或任何夾具表面沿轉(zhuǎn)子的ID是它的結(jié)構(gòu)與魯棒性如果近對稱徑向基板部分中心所在地附近的中點(diǎn)處軸轉(zhuǎn)子疊加。它的主要缺點(diǎn)那是一個有限的樞紐錫厚度,可以嗎使它需要減少對轉(zhuǎn)子的可用空間求購。
相比之下,終板結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢的(圖7)那徑向板的盡頭堆棧和不使用任何內(nèi)在房地產(chǎn)里面的ID,否則可能被保留對于一個離合器或變矩器。作為一個結(jié)果,這種方法也許產(chǎn)生最緊密ISG配置。此外,缺席的情況下允許轉(zhuǎn)子內(nèi)部中心被設(shè)計(jì)以最小ID和里程計(jì)所測量,這可能會降低峰值應(yīng)力的影響(應(yīng)力)的平方。然而,任何終板方法必須解決實(shí)際安裝相關(guān)的問題與大量求購加載螺栓和壓縮。
第三章,在終板中心結(jié)構(gòu)分析結(jié)合轉(zhuǎn)子截面修改提出展示一種合理的解決方案,為機(jī)械設(shè)計(jì)的自動售貨機(jī)的應(yīng)用IPM ISG。側(cè)板的設(shè)計(jì)是選作分析,因?yàn)樗试S最小機(jī)轉(zhuǎn)子直徑一致與給定的約束提供的。問題空間內(nèi)轉(zhuǎn)子ID為變矩器。機(jī)械設(shè)計(jì)的考慮以上討論的影響設(shè)計(jì)性能優(yōu)化機(jī)器的幾個。(IPM方法[6],[7],[10]。
·轉(zhuǎn)子diameter-Constraining轉(zhuǎn)子直徑和電線桿可清楚地減少了塊尺寸的設(shè)計(jì)空間優(yōu)化
·轉(zhuǎn)子material-The轉(zhuǎn)子的紋理選擇材料基于許用應(yīng)力狀態(tài)影響材料的產(chǎn)量力量,但它也影響到核心損失[11]-[14]。自從場的基本轉(zhuǎn)子直流,雖然,在核心的損失諧波大為局限于介紹嗎紋理的幾何形狀。轉(zhuǎn)子材料也影響所需的磁鐵強(qiáng)度flux-linkage對于一個給定的點(diǎn)因?yàn)檫x擇的合金化設(shè)計(jì)資料內(nèi)容飽和磁通密度改變了。飽和磁通密度,反過來,影響了磁鐵的磁通的比例是通過橋梁和加強(qiáng)增值稅由生產(chǎn)型改為消費(fèi)型肋骨嗎
·橋和肋骨geometry-The幾何學(xué)的橋梁和加強(qiáng)肋直接影響磁性性能。對于給定的轉(zhuǎn)變,由IPM機(jī)械設(shè)計(jì)直走到曲面型腔小費(fèi)具有相同的最低限度橋的寬度增加流量/羅紋,分流通過的橋梁和肋骨。加強(qiáng)肋添加額外的也增加了比例的分流磁鐵助焊劑。所有這些橋和肋骨因素服務(wù)來減少可用從氣隙磁永久磁鐵,因而減少
圖8。straight-edge徑向位移與橋梁10基米-雷克南/分鐘
對于一個給定的設(shè)計(jì)優(yōu)化從最初逆變器利用立場改變設(shè)計(jì)隨后介紹了轉(zhuǎn)變的機(jī)械原因機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)遠(yuǎn)離電磁達(dá)到全局最優(yōu)。最終,這些改變通常表現(xiàn)為成本和/或大小增加為machine-inverter組合與其他值相比,當(dāng)機(jī)器對于優(yōu)化電磁性能孤單
III. 轉(zhuǎn)子的非線性有限元分析設(shè)計(jì)。一個（IPM）
確認(rèn)結(jié)構(gòu)有限元分析進(jìn)行了定性的理解上述[15]。這些結(jié)果也使用作為一個基線進(jìn)行縮放到其他IPM機(jī)的設(shè)計(jì)提供了參考空間差異,有足夠的基線小。利用有限元ANSYS進(jìn)行了二維軟件包。
圖8顯示預(yù)測的徑向位移,雙-機(jī)器在10層(IPM)基米-雷克南/分鐘而不考慮任何轉(zhuǎn)子由于ID撓度約束(即附加樞紐,一個自由的轉(zhuǎn)子ID邊界)。該斷面從一個ISG 12杠和一個轉(zhuǎn)子有straight-edged 246毫米外徑橋梁和隧道在沒有額外的加強(qiáng)肋兩個磁鐵蛀牙。故事情節(jié)的表示在入力軸外最大撓度表面的mm,那是高達(dá)0.42的60%的名義指定ISG
情節(jié),確認(rèn)了大部分的撓度梯度(所觀測到的變化在橋梁陰影)自桿件外轉(zhuǎn)子軛和偏轉(zhuǎn)都是統(tǒng)一的。這是合情合理的,因?yàn)檐椇蜅U件是太多了厚的橋梁、所以不應(yīng)該非常彎曲。
有限元計(jì)算結(jié)果的分析表明,在保稅磁性材料幾乎連續(xù)的接觸和內(nèi)在邊界的兩個入力軸桿片。相關(guān)的切向應(yīng)力的情節(jié)展現(xiàn)出來的在圖9預(yù)計(jì)到2030年的峰值應(yīng)力2.6 GPa結(jié)束的時候橋的最大的(內(nèi)部)終止腔。定性,這些結(jié)果預(yù)期的趨勢比賽很好。不幸的是,峰值應(yīng)力超過屈服應(yīng)力的7倍的典型電鋼。
比較。airgap。
圖9。(Pa)切向應(yīng)力與straight-edged橋梁10基米-雷克南/分鐘對應(yīng)于徑向位移如圖。8
圖10。預(yù)測轉(zhuǎn)子在終板撓度的R -設(shè)計(jì)中心。平面(axi-symmetric)。
有助于減輕壓力、終板預(yù)測樞紐設(shè)計(jì)分析了作為一種手段,減少了徑向載荷。此外,這臺機(jī)器是re-optimized隨轉(zhuǎn)子ID固定最低規(guī)定極限(165毫米),這座橋型材被捕獲的肋骨在補(bǔ)充說,加強(qiáng)在中點(diǎn)取得最大值的嗎每個空腔內(nèi)。圖10顯示變形位移的總和hub-rotor結(jié)構(gòu)——平面(通過曲軸中心線顯示在左邊。從身體上來說,這是一半的有限元模型民族結(jié)構(gòu)的顯示在圖七部分。潛在的axi-symmetric導(dǎo)致這個撓度模型情節(jié),可旋轉(zhuǎn)在曲軸中心線。
圖中最大撓度。10個結(jié)構(gòu)在10基米-雷克南/分鐘是0.045 mm的一端從轉(zhuǎn)子棧板上。這是大約65%少偏差比預(yù)期的轉(zhuǎn)子身份證前配置在圖8與一個無約束轉(zhuǎn)子的ID
圖11。幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力在10基米-雷克南/分鐘轉(zhuǎn)子ID撓度約束條件下中心。
表I
比較優(yōu)化應(yīng)用IPM為一個ISG和沒有機(jī)械轉(zhuǎn)子的考慮
應(yīng)用該計(jì)算邊界條件后去的轉(zhuǎn)子ID的轉(zhuǎn)子模型飛機(jī),幫助中的小應(yīng)變分析壓力進(jìn)行了計(jì)算結(jié)果顯示于圖11。這轉(zhuǎn)子模型包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn);圓形腔小費(fèi)和加強(qiáng)在中點(diǎn)的肋骨這個蛀牙。
與這些款式及邊界條件的變化,其主峰壓力在10基米-雷克南/分鐘機(jī)械設(shè)計(jì)觀點(diǎn)已經(jīng)被降低6.4個因子相比,圖9的設(shè)計(jì)。作為結(jié)果,最大應(yīng)力的邊緣,圓形的橋梁和肋骨只有17%以上的屈服應(yīng)力與鋼(408 M19嗎350兆帕)。這樣做只會導(dǎo)致局部塑性屈服,因?yàn)樵搼?yīng)力值以上產(chǎn)量不是貫穿寬度的橋梁和肋骨。雖然這里沒有給出,分析通過指定的同時進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的零的嗎轉(zhuǎn)子ID表面,并由此產(chǎn)生幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力在這種情況下大約13%低于M19鋼的屈服強(qiáng)度。分析與無轉(zhuǎn)子ID撓度約束發(fā)達(dá)的最大值應(yīng)力87%的高于M19屈服強(qiáng)度鋼(一共655 MPa)。
(IPM)的比較,優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用。ISG既有也沒有額外的機(jī)械considera轉(zhuǎn)子是對的(IPM)顯示在表i。優(yōu)化這種比較目標(biāo)雇用了一個系統(tǒng)的成本模型這臺機(jī)器加轉(zhuǎn)爐那些先前報(bào)道了[5],[7],[10]。設(shè)計(jì)# 1是ISG設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子呆板了。(IPM)行為表現(xiàn)在無花果。8和9,而設(shè)計(jì)2號這re-optimization有額外的機(jī)械設(shè)計(jì)的約束代表在無花果里。10號機(jī)和11號機(jī)。表我表明調(diào)查小組的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械因素造成未成年人犧牲為當(dāng)前等級和制度成本作為交換在小機(jī)器信封和一個機(jī)器設(shè)計(jì)能承受得起高設(shè)計(jì)破裂速度,而不是訴諸更多昂貴的高強(qiáng)度合金作轉(zhuǎn)子片。
這些結(jié)果都支持的結(jié)論(IPM)應(yīng)用自動售貨機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)與問題圓形橋和肋骨型材,是最小化直徑以及額外的加強(qiáng)肋內(nèi)磁鐵蛀牙。此外,結(jié)果表明,附加的步驟可能會被要求為了進(jìn)一步減少的峰值應(yīng)力M19的范圍內(nèi)鋼。人身破裂速度的要求,是另一種形式雇用一個中心來替代產(chǎn)生制約轉(zhuǎn)子的ID偏斜。在機(jī)械設(shè)計(jì)減少點(diǎn)速度將提供一個有效的方式滿足機(jī)械嗎強(qiáng)度約束限制,如果汽車應(yīng)用即可修改。為轉(zhuǎn)子采用分析(設(shè)計(jì))、2號需要在機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的變化來滿足M19屈服應(yīng)力范圍可以沒有任何塑性屈服
估計(jì)如下:
這相當(dāng)于27%下降最快的速度行駛要求。deflection-constraining樞紐的附件只有7%的速度減少機(jī)械設(shè)計(jì)(9262 r /分),必須消除忍讓。另外,不同的紋理材料,具有更高的產(chǎn)量優(yōu)勢比M19鋼也可能被考慮為了滿足原來的尺寸10基米-雷克南/分鐘破裂速度的要求。材料對比較成本具有足夠的屈服強(qiáng)度,但是較高的核心的損失,有被證實(shí)為高速機(jī)械[14]。
IV. 結(jié)論
摘要首先分析了的力學(xué)行為和設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的啟示與層合IPM轉(zhuǎn)子求購高速切削應(yīng)用統(tǒng)一。設(shè)計(jì)技術(shù)介紹了能有效減輕的機(jī)械應(yīng)力峰值轉(zhuǎn)子在高速行駛時的抓地力。它已被證明穩(wěn)健設(shè)計(jì),都離不開具有很重要的意義通過適當(dāng)選擇性能下降轉(zhuǎn)子的維度、橋梁和肋骨設(shè)計(jì),shaft-to-rotor附件,和材料的選擇。一列高速行駛的例子申請已被使用環(huán)形ISG通過有限元分析來證實(shí)這些結(jié)論。進(jìn)一步的工作應(yīng)該包括的原型結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的測試,評價的溫度效應(yīng),發(fā)展和結(jié)構(gòu)復(fù)合參數(shù)模型合并優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中通過直接。
參考
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愛德華·c拉雷絲(S ' ' 00)收到了96-M蔓延至S.B.丁鏞,學(xué)位,1988年和1996年分別為:從機(jī)械工程學(xué)系,博士學(xué)位和丁鏞,1996年和2000年,分別從國防部電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué),麻薩諸塞州
理工學(xué)院(麻省理工學(xué)院),劍橋。
于2000年5月,他加入了SatCon技術(shù)
公司、劍橋,麻薩諸塞州,它執(zhí)行
研究和開發(fā)在電力和
能源產(chǎn)品,而且目前是在探討了
直通式/電磁學(xué)小組長。從1988年到1996年,他與通用電氣(GE)
飛機(jī)的引擎,明美,馬,在那里他加入了發(fā)展
先進(jìn)的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),軍事和商業(yè)數(shù)據(jù)
通信系統(tǒng)和地面和飛行測試流體力學(xué)
并數(shù)字控制引擎系統(tǒng)。當(dāng)他回到麻省理工學(xué)院在1994年,
他繼續(xù)專門從事設(shè)計(jì)和控制電機(jī)
驅(qū)動運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。他現(xiàn)在的技術(shù)研究
發(fā)展先進(jìn)的興趣是機(jī)電一體化、機(jī)械設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)、
和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
拉雷絲收到一滿三年患病的德懷特D獎學(xué)金。
艾森豪威爾獎學(xué)金計(jì)劃(美國交通部,美國聯(lián)邦
公路行政ISTEA助學(xué)金和獎學(xué)金計(jì)劃)為他的博士
研究。來自麻省理工學(xué)院進(jìn)一步贊助/行業(yè)汽車
財(cái)團(tuán)對先進(jìn)電氣/電子部件和系統(tǒng)
他為一家研究助理研究集中在汽車電子產(chǎn)品嗎
在過渡到一個42-Vdc汽車平臺。他也是《服務(wù)獎的受獎人
技術(shù)和政策計(jì)劃庫克公共服務(wù)獎和最好的
論文陳述口服建筑作品獎。
托馬斯·m . Jahns(S ' ' ' 91-F 73-M 79-SM 93年)
收到蔓延至S.B.,交通大學(xué)學(xué)位在1974年和
博士學(xué)位于1978年在麻省理工
劍橋,所有技術(shù),在電子工程。在1998年,他加入了大學(xué)的師資隊(duì)伍
威斯康辛州麥迪遜,作為一個教授,在整個部門
然而電子計(jì)算機(jī)工程,在那里
他也是一個威斯康辛州的副主任
電機(jī)與電力電子財(cái)團(tuán)
(WEMPEC)。 在加入大學(xué)的
威斯康辛州、就與通用電器研究
發(fā)展,Schenectady,紐約,在過去的15年間,在那里他追趕新電源
電子、電機(jī)驅(qū)動技術(shù)在各種各樣的研究和管理
現(xiàn)需要招聘所述職位。他的研究興趣包括永磁同步
機(jī)器,由于各種各樣的應(yīng)用,包括從高性能的機(jī)器
工具向低成本電器驅(qū)動器。在他進(jìn)行了一項(xiàng)研究,從市場
在麻省理工學(xué)院的休假,期間他執(zhí)導(dǎo)的研究
活動在該地區(qū)的國際先進(jìn)的汽車電氣系統(tǒng)及配件
作為一個industry-sponsored汽車協(xié)會主任。
被授予博士Jahns威廉e紐尼爾獎由分散型電源電子產(chǎn)品
針對社會是在1999年。()他被認(rèn)為是一位杰出的講師
由IEEE工業(yè)應(yīng)用的社會(IAS)在1994 - 1995年
針對在1996年。他一直擔(dān)任總統(tǒng)(1995-1996),針對常規(guī)
作為一個成員之間IAS執(zhí)行委員會患有急性心梗。他被選為
導(dǎo)演/代表名牌”、“服務(wù)之2002至2003年期間模塊
董事會。
托馬斯。a . Keim(M ' 90)接受醫(yī)生的科學(xué)
從麻省理工學(xué)院的學(xué)位
(麻省理工學(xué)院),劍橋。
畢業(yè)后,他在麻省理工學(xué)院
幾年成為會員的科研
工作人員,超導(dǎo)電機(jī)。
他然后工作,與一般的超過10年
電氣公司的研究和
杰弗里·h .朗(S ' ' ' 95-F 78-M 79-SM 98年)
收到蔓延至S.B.,交通大學(xué)電子工程的學(xué)位
博士學(xué)位,麻薩諸塞州
理工學(xué)院(麻省理工學(xué)院),劍橋,在1975年,
1977年,1980年,分別。
他是教授的電機(jī)工程
麻省理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室副主任
對電磁和電子系統(tǒng)。他
麻省理工學(xué)院成員一直是自1980年以來。他的
主要研究和教學(xué)領(lǐng)域興趣著重分析,
設(shè)計(jì)及控制的機(jī)電系統(tǒng)
在旋轉(zhuǎn)機(jī)械上與一個重音,微傳感器和致動器、
靈活的結(jié)構(gòu)。他單獨(dú)140多個學(xué)術(shù)論文,而且是
5件專利持有人在以下領(lǐng)域的機(jī)電、電力電子,
應(yīng)用控制。
所有的花都朗博士被授予了三個最佳論文獎由各種各樣的IEEE的社會群體。
他是前赫茲基金會院士和前任副主編
傳感器和執(zhí)行器的自診斷。
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