同步电主轴转子疲劳强度分析

电主轴是数控加工机床的核心部件，在生产加工中起着重要作用。

由于其结构紧凑，功率密度高，稳定性好，永磁同步电主轴在现代制造业中得到了广泛的应用。由于永磁同步电主轴直接影响到数控机床的可靠性和加工精密度，因此，分析永磁同步电主轴的机械强度和疲劳寿命对现代生产制造技术的要求越来越高。

转子的偏心是引起永磁同步转子径向磁拉力和质量拉力不平衡的主要原因。空气间隙磁场是一个很复杂的问题，其分布的不均匀性会使转子产生畸变，由磁场产生的电磁力将作用于转子，影响其机械强度和疲劳寿命。通过对永磁同步电主轴的径向磁拉力等原因进行详细的分析，完成了以下工作：对永磁同步电主轴内的永磁体、定子负载磁场进行了理论计算，并进行了仿真实验，结果与实验吻合良好。从理论上推导出定子开槽对气隙场场的影响，并用Ansoft软件对气隙场场和定子磁场进行有限元模拟，得到了理论计算结果和有限元模拟结果的一致性，验证了有限元模拟的正确性。

通过理论推导和有限元模拟，分析了静偏心和动偏心两种不同的偏心形式下气隙和定转子内部磁场的变化规律，并通过AnsysWorkbench软件校核了转子在不同偏心形式和不同偏心量下所受的径向磁拉力和不平衡质量衡拉力，并利用NcodeDesignlife软件预测了转子的疲劳寿命。通过理论计算和实验仿真，分析了永磁同步电主轴内部气隙场和定转子空间场的分布情况及磁场的变化规律，并通过与有限元计算结果的比较，证实了本文所采用的气隙场和定转子空间场理论计算结果与有限元计算结果吻合良好。

求解了转子偏心后产生的径向磁力和不平衡质量拉力，并对不同偏心形式、不同偏心量的转子进行了强度校核，使其强度满足要求。通过高频变化，预测了转子在径向磁拉力和不平衡质量拉力作用下的疲劳寿命，满足了使用要求。