【摘 要】
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高速永磁电机具有体积小,功率密度大,效率高等特点,在很多领域被广泛应用,以高速永磁电机为核心的LNG泵在天然气产业具有广泛的前景。高速永磁电机转速高,转子外表面线速度大,永磁体抗拉强度差,强度问题尤为重要,而细长转子又会降低转子临界转速,导致高速工况有共振风险。特别是在低温环境,部分结构转子有着不同的机械特性,因此,本文基于一台额定功率40k W,额定转速35000r/min的超低温泵用高速永磁同
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高速永磁电机具有体积小，功率密度大，效率高等特点，在很多领域被广泛应用，以高速永磁电机为核心的LNG泵在天然气产业具有广泛的前景。高速永磁电机转速高，转子外表面线速度大，永磁体抗拉强度差，强度问题尤为重要，而细长转子又会降低转子临界转速，导致高速工况有共振风险。特别是在低温环境，部分结构转子有着不同的机械特性，因此，本文基于一台额定功率40kW，额定转速35000r/min的超低温泵用高速永磁同步电动机，进行多种电机转子结构的机械强度计算和影响因素分析，并完成高速电机转子的模态分析、临界转速计算和影响因素分析。
以电磁和机械性能为约束条件，得出了转子主要尺寸参数范围并确定参数，推导了转子强度数学计算模型并通过有限元法验证，并分析了转子应力分布，随后优化有限元算法;分析对比了过盈量、转子转速和温度对转子强度的影响;基于轴截面应力分布，提出了削弱端部应力的方法。
阐述了有限元法常会遇到的应力奇异问题，基于此问题对后续结果进行处理。对转子结构几何形状不规则的表贴式转子和内置式转子结构应力进行计算;分析了三类典型材料的不同填充物、两种典型材料护套对表贴式转子强度的影响;并对削弱内置式转子应力方式进行分析。
根据转子主要尺寸参数，对转轴进行设计，分别分析转轴、转子系统的自由模态和约束模态;通过坎贝尔图计算了转子系统的临界转速;分析了轴承的刚度和阻尼对转子系统临界转速的影响，以及转轴轴长的影响;基于强度计算分析了预应力对临界转速的影响。
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