高速双馈电机转子集电环紧量计算报告.docx

高速双馈电机转子集电环紧量计算报告.docx

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高速双馈电机转子集电环紧量计算报告高速双馈电机转子集电环紧量计算报告高速双馈电机集电环紧量计算报告2017年10月30日1基本参数额定功率额定转速飞逸转速转轴内径转轴外径套筒与转轴公差配合：

H7/r6套筒与转轴单边紧量：

0.00950.038mm相环与套筒单边紧量：

0.0050.015mm绝缘栅与套筒单边紧量：

0.005mm转轴材料35CrMo套筒材料QT400相环材料不锈钢绝缘栅材料3242层压板弯曲模量23800MPa以上材料按照屈服极限取1.5的安全系数，对于绝缘栅没有屈服极限的按照1/5拉伸极限强度校核，则各材料的许用应力值为：

转轴套筒相环绝缘栅2计算模型2.1有限元模型的建立集电环紧量计算目的是校核在套筒、相环和绝缘栅预定紧量方案下集电环各部件的强度，并评估在飞逸转速下集电环套筒是否与转轴发生分离。

应用ANSYSWorkBench有限元分析软件对结构进行计算，由于集电环具有周期对称性，计算时采用了1/4模型。

在建模中风扇座内径表面与转轴外径表面采用相同尺寸，分别建立套筒与转轴之间、相环与套筒之间、绝缘栅与套筒之间的接触对，集电环及转轴的有限元模型如图1所示。

2.2边界条件处理由于在WorkBench中进行了对称化处理，自动对X向和Y向的位移施加了对称约束，选择摩擦型接触可以不用约束轴向位移。

2.3载荷加载由于套筒与转轴之间、相环与套筒之间都有紧量上下限，有四种组合，只需选取最小的紧量组合校核其在飞逸工况下是否会分离，选取最大的紧量组合校核其在静止工况下强度是否满足材料要求。

最小紧量组合为：

套筒与转轴单边0.0095mm紧量，相环与套筒之间0.005mm紧量，绝缘栅与套筒之间0.005mm紧量；最大紧量组合为：

套筒与转轴之间0.038mm紧量，相环与套筒之间0.015mm紧量，绝缘栅与套筒之间0.005mm紧量。

分别对相关接触对施加以上紧量组合，并分别对最小紧量组合的飞逸工况、最大紧量组合的静止工况进行计算，在飞逸工况下对全部模型施加263.89rad/s轴向转速。

3计算结果分析最小紧量组合下飞逸工况径向位移见图2，接触间隙见图35；最大紧量组合下的计算结果见表1，静止工况应力云图见图610。

表1最大紧量组合静止工况的计算结果部件及位置静止工况最大应力（MPa）转轴内表面125.27套筒内表面140.07相环内表面80.967绝缘栅外表面12.565对于最小紧量组合，在飞逸转速下各接触面的径向位移差小于最小紧量，从各接触面的接触间隙云图（图35）可以看出，各接触表面间隙总体上都为0，只有套筒与转轴左边接触面的左边边缘处、左边第一个绝缘栅左边边缘处很窄的区域有很小的间隙，在左边相环中央区域有一部分区域有很小的间隙，不影响整体的接触状态，各部件之间不会发生分离。

对于最大紧量组合，在静止工况下,转轴最大应力为125.27MPa，套筒最大应力为140.07，相环最大应力为80.967，绝缘栅最大应力为12.565，所有部件在最大紧量组合下强度满足材料要求。

4结论通过工程软件ANSYSWorkBench计算分析，得到了1.5MW高速双馈发电机集电环在最小紧量组合情况下飞逸转速时的接触状态和最大紧量组合情况下静止工况的应力结果。

在最小紧量组合下集电环各部件之间不会发生分离，在最大紧量组合下集电环各部件的强度满足材料要求。

集电环各接触面的紧量设计方案可以满足设计要求。

5附图图1集电环有限元模型图2最小紧量组合飞逸工况径向位移图3最小紧量组合套筒与转轴之间接触面间隙图4最小紧量组合相环与套筒之间接触面间隙图5最小紧量组合绝缘栅与套筒之间接触面间隙图6最大紧量组合静止工况模型整体等效应力图7最大紧量组合静止工况转轴等效应力图8最大紧量组合静止工况套筒等效应力图9最大紧量组合静止工况相环等效应力图10最大紧量组合静止工况绝缘栅等效应力