碳 C ：0.38～0.43
硅 Si：0.15～0.35
錳 Mn：0.60～0.80
硫 S ：≤0.040
磷 P ：≤0.035
鉻 Cr：0.70～0.90
鉬 Mo：0.20～0.30
鎳 Ni：1.65～2.00
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：≥980(100)
屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：≥835(85)
伸長(zhǎng)率 δ5 (%)：≥12
斷面收縮率 ψ (%)：≥55
沖擊功 Akv (J)：≥78

4340鍛件/圓鋼生產(chǎn)有高的強(qiáng)度、韌度和杰出的淬透性和抗過(guò)熱的穩(wěn)定性，但白點(diǎn)敏感性高，有回火脆性。焊接性較差，焊前需經(jīng)高溫預(yù)熱，焊后需消除應(yīng)力，經(jīng)調(diào)質(zhì)后運(yùn)用。
1、力學(xué)性能：
伸長(zhǎng)率 δ5 (%)：≥12
斷面收縮率 ψ (%)：≥55
沖擊功 Akv (J)：≥78
沖擊韌性值 αkv (J/cm2)：≥98(10)
試樣尺寸：試樣毛坯尺寸為25mm

4340的材料是合金結(jié)構(gòu)鋼。相當(dāng)于德國(guó)DIN鋼號(hào)36CrNiMo4，德國(guó)DIN材料，法國(guó)NF標(biāo)準(zhǔn)40NCD3，日本JIS標(biāo)準(zhǔn)SNCM439，英國(guó)BS標(biāo)準(zhǔn)816M40，美國(guó)AISI/ASTM4340，美國(guó)UNS標(biāo)準(zhǔn)G43400

這種電機(jī)可能的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行多種多樣，并將由此引出電機(jī)家族的眾多“新成員”，其應(yīng)用前景和領(lǐng)域也非常廣泛，如變可控的電磁‘齒輪箱“、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、多種可再生能源發(fā)電等1M.異向雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)具。其實(shí)，從概念上來(lái)講，機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置也可設(shè)計(jì)成只有一個(gè)電端口卻有2個(gè)機(jī)械端口的形式，而電端口和機(jī)械口均可作為電機(jī)的輸入和輸出，即所謂的單電口雙轉(zhuǎn)子電機(jī)。本文從機(jī)械和電磁2方面分別分析定子緊固件對(duì)該種結(jié)構(gòu)電機(jī)的影響。主要分析定子緊固件的大小，數(shù)量，形狀，材料及安放位置等對(duì)該種結(jié)構(gòu)電機(jī)的機(jī)械和電磁性能的影響。1機(jī)械方面的影響分析1.1材料選取定子緊固件不但起到定子硅鋼片的軸向固定，而且起到內(nèi)外氣隙的定心作用，因此，定子緊固件的材料選取尤為重要。而一般制造緊固件常用碳鋼材料，若考慮到電機(jī)的渦流損耗和增強(qiáng)緊固件的強(qiáng)度，可選取不導(dǎo)磁的不銹鋼1Cr18Ni9Ti，但由于緊固件可能是磁路的一部分，從鐵心飽和程度來(lái)考慮，可選取10鋼。
對(duì)于緊固件中的螺栓頭有2個(gè)主要功能：一是支承或者承載作用；二是扳擰作用。螺栓頭選用適合度，且能*限度的擰緊的內(nèi)六角頭。但是異向的雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的定子內(nèi)外都有齒槽，無(wú)法在定子內(nèi)外側(cè)利用扣片或緊固筋，而且定子鐵心內(nèi)外都有氣隙，硅鋼片不能和機(jī)殼直接相連，無(wú)法利用機(jī)殼端蓋來(lái)進(jìn)行內(nèi)外氣隙的。因此，電機(jī)選擇了定子緊固件這種機(jī)械結(jié)構(gòu)，從定子鐵心的前后兩側(cè)進(jìn)行緊固和。本文以11kW的6極雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)為研究對(duì)象，為了節(jié)省繞組端部和整個(gè)電機(jī)所占的空間，電機(jī)采用環(huán)形繞組。
為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)外轉(zhuǎn)子異向，定子內(nèi)外兩側(cè)的電流相序必須相反，如所示的繞組端部連接，其中有6處不走繞組，理論上恰好可以安放6個(gè)定子緊固件。為了保證內(nèi)外轉(zhuǎn)子和中間定子的同心度，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，各個(gè)零件的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都應(yīng)該考慮這個(gè)因素，尤其是定子緊固件同定子前后端蓋的連接配合又是實(shí)現(xiàn)電機(jī)同心度的重中之重。起初，設(shè)計(jì)定子緊固件的端部為圓形，當(dāng)與定子前后端蓋連接時(shí)，僅僅靠六根圓柱的圓柱邊同定子前后端蓋的止口面配合，起到保證整個(gè)定子鐵心的同軸度，如（a）所示。
這將遠(yuǎn)普通電機(jī)的機(jī)座端蓋止口面配合保證定子鐵心同軸度的精度差得多。因此，為了在機(jī)械藝上定子鐵心的同心度，定子緊固件的端部上、下表面分別為凸形、凹形圓弧面，如（b）所示。通過(guò)這種端部結(jié)構(gòu)同后端面配合連接就變成了面面配合，這樣線面配合時(shí)的定子鐵心的同心度了許多。13定子受力分析定子的強(qiáng)度與剛度的機(jī)械計(jì)算是雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的機(jī)械性能計(jì)算的重要部分，它將決定電機(jī)定子受力形變大小及所受單邊磁拉力的大小，是電機(jī)運(yùn)行的關(guān)鍵。

在材料力學(xué)中，定子緊固件為梁結(jié)構(gòu)。整體定子計(jì)算的重點(diǎn)為定子緊固件強(qiáng)度和剛度。除了材料自身影響外，還可以在合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上來(lái)定子緊固件所受應(yīng)力。因此，為了材料所受應(yīng)力，設(shè)計(jì)定子緊固件時(shí)，需要做以下幾方面結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。采用圓形結(jié)構(gòu)：定子緊固件的端部和定子緊固件檔采用圓形結(jié)構(gòu)，這樣矩形更有效的此結(jié)構(gòu)件的抗彎矩能力。采用變截面結(jié)構(gòu)：在定子緊固件兩端所受的剪應(yīng)力，為了剪應(yīng)力能力，盡量加粗與定子前后端蓋檔直徑，但因?yàn)槎ㄗ泳o固件需要套在定子鐵心上，因此在不影響電機(jī)電磁性能和遮蓋齒槽的前提下，適當(dāng)?shù)木€徑，它的機(jī)械強(qiáng)度。
定子前后端蓋止口靠近定子：使定子前后端蓋的止口面在不影響定子端部走線的前提下盡量靠近定子，這樣可以彎矩力臂，從而了定子緊固件所受彎矩的影響，方便定子緊固件的載荷分布。另外盡可能的加粗定子緊固件與定子后端蓋連接檔的直徑，它也是定子緊固件所受彎矩處，因?yàn)樗瑫r(shí)還是懸臂梁，承受著整個(gè)定子重量對(duì)它施加剪應(yīng)力的影響。通過(guò)前面所述，得出定子緊固件的截面圖如（a），實(shí)物圖如（b）所示。對(duì)于該種電機(jī)定子鐵心所承受的徑向和切向電磁力及扭轉(zhuǎn)情況可以不考慮，因?yàn)閺较螂姶帕梢钥醋鞫ㄗ雍娃D(zhuǎn)子為了減小氣隙而相互吸引的拉力。
而在樣機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，定子上的徑向力由于對(duì)稱的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)被，理論上可使得機(jī)械拉力為0，但實(shí)際上數(shù)值也很小。2電磁方面的影響分析2.定子鐵心磁場(chǎng)分布2.11理論分析為了簡(jiǎn)化分析做出如下假設(shè)：繞組中的電流隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化（實(shí)際上只考慮基波電流）槽內(nèi)電流（導(dǎo)體）集中在槽中心處；鐵心不飽和，且鐵心中的磁壓降與磁密成正。基于上述假設(shè)，以簡(jiǎn)單的極對(duì)數(shù)1，每極每相槽數(shù)q=1的情況來(lái)分析，因?yàn)槭钱愊螂p轉(zhuǎn)在三相交流電機(jī)中，定子繞組是對(duì)稱設(shè)置的，即ABC三相繞組的軸線在空間相差120°電角度，因此三相繞組各自產(chǎn)生的基波磁動(dòng)勢(shì)在空間互差120°電角度。
另外，內(nèi)外轉(zhuǎn)子作用在定子上的電磁轉(zhuǎn)矩方向相反，不但使得定子上的切向磁拉力*地而且使得定子受到的合成轉(zhuǎn)矩較小，有利于定子的緊固，了機(jī)械性。在對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，三相電流亦是對(duì)稱的，即幅值相等，在時(shí)間上互差120°電角度。則三相繞組流過(guò)的電流分別為于是，A、B、C、Ai、Bi、C各相繞組脈振磁動(dòng)勢(shì)基波為fya=FYicosacos顯然，該合成磁動(dòng)勢(shì)是一種在空間位置固定、幅值大小和正負(fù)隨時(shí)間變化的脈振磁動(dòng)勢(shì)，因此，其基波及所有諧波磁通勢(shì)的幅值在時(shí)間上都以繞組中電流變化的脈振。

取A相繞組的軸線處作為空間電角度a的坐標(biāo)原點(diǎn)，并以正相序方向作為x的正方向，同時(shí)選擇A相電流達(dá)到值的瞬間為時(shí)間的起始點(diǎn)。故在電機(jī)極數(shù)為2p時(shí)，當(dāng)空間電角度a為0、tc、2t的位置時(shí)，磁動(dòng)勢(shì)為0，即此位置的磁密情況下為0，所以單考慮電樞磁場(chǎng)作用時(shí)定子緊固件的位置應(yīng)該放置在此位置。212有限元驗(yàn)證211小節(jié)的分析是基于鐵心不飽和的線性模型，而實(shí)際電機(jī)中磁導(dǎo)率是變化的。因此，為了更的異向雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的性，并驗(yàn)證2.1.1小節(jié)理論分析的正確性，采用有限元對(duì)電機(jī)的非線性磁場(chǎng)進(jìn)行分析。
利用Ansoft對(duì)雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)建模并分析。電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為800r/min，即25ms為一個(gè)電周期。如所示為采用有限元分析的某個(gè)時(shí)刻的負(fù)載磁場(chǎng)分布圖，其中，定子鐵心軛部中心的120°圓弧線為非模型線，只是為了取出磁感應(yīng)強(qiáng)度。如所示為用有限元分析的在0ms，5ms，10ms，15ms，20ms，25ms時(shí)刻的圓弧線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度幅值曲線。從圖中可以看出，軛部磁密曲線是空間位置固定、幅值大小和隨時(shí)間變化的。
另外，由于磁路飽和及勵(lì)磁磁勢(shì)的原因，使得曲線不再是正弦型。2.2定子緊固件對(duì)電機(jī)磁場(chǎng)分布的影響2.21對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響定子緊固件的數(shù)量、大小不但影響雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的機(jī)械性能，而且影響到磁力線的走向，占據(jù)了大量的磁路空間，了部分區(qū)域的飽和程度。而且位置不同，對(duì)磁力線走向影響也不同。綜合考慮，定子緊固件半徑選為7mm，通過(guò)有限元分析得出：有、無(wú)（只要在分析中把定子緊固件的屬性同硅鋼片一樣即可）定子緊固件時(shí)，氣隙磁密基本上為一定的，如所示，內(nèi)外氣隙磁密B幅值平均值隨時(shí)間基本不變化，分別?。
4340鍛件/圓鋼生產(chǎn)如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，將影響電機(jī)磁場(chǎng)分布，交、直軸電抗以及電機(jī)的功率因數(shù)等。運(yùn)行狀態(tài)為從圖（a）到（d），并循環(huán)往復(fù)，從圖中可以看出，雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)高磁密出現(xiàn)在固定區(qū)域，并且同定子緊固件所在的物理區(qū)域沒(méi)有公用部分。相反，定子緊固件的位置改變將不同程度的影響到定子鐵心的飽和程度。根據(jù)以上有限元磁場(chǎng)分析得出，定子緊固件數(shù)量為6個(gè)，沿圓周均勻的分布是合理的，對(duì)電機(jī)的電磁性能幾乎沒(méi)有影響。3結(jié)論定子緊固件的大小，數(shù)量，形狀，安放位置及材料等對(duì)該種電機(jī)的機(jī)械性能，電磁性能有非常重要的影響，可以得出以下結(jié)論：定子緊固件不但起到定子硅鋼片的軸向固定，而且起到內(nèi)轉(zhuǎn)子-定子-外轉(zhuǎn)子3個(gè)部件的定心作用。
設(shè)計(jì)時(shí)緊固件為圓柱形的變截面結(jié)構(gòu)，且后端蓋的端部采用扁圓弧型；（2）從機(jī)械角度看，材料應(yīng)該選取強(qiáng)度較高的，如不銹鋼，且在不遮蓋齒槽的前提下，限度的定子緊固件的直徑，以便它的機(jī)械強(qiáng)度；定?。2月18日經(jīng)濟(jì)部業(yè)局表示,必定會(huì)對(duì)裁示做出回應(yīng),業(yè)局將緊盯相關(guān)發(fā)展,若是反歸零,對(duì)國(guó)內(nèi)低階緊固件產(chǎn)業(yè)會(huì)有影響,業(yè)局也已研擬因應(yīng)之道。針對(duì),貿(mào)易組織(WO)裁示對(duì)緊固件產(chǎn)品課徵反違規(guī),若撤除課,將影響緊固件產(chǎn)業(yè)銷歐。