永磁耦合器导风散热结构的仿真研究

发布时间：2018-07-07 18:05

本文选题：永磁耦合器 + 导风散热结构　；参考：《太原理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：永磁耦合器是一种利用磁力驱动技术通过磁场作用力实现力或者扭矩无接触传递的新型环保传动装置,具有结构简单、节能环保、稳定高效等诸多优点。但运行时会产生一定的涡流损耗引起设备温升。其中温度影响最严重的是永磁材料,当永磁耦合器的最高温度临近或者超过永磁材料的安全工作温度时会致使永磁材料出现不可逆的退磁现象,当最高温度达到永磁材料居里温度时,会致使永磁体失去磁性能而使永磁耦合器工作失效。所以为了避免这类情况的发生需要采取相应的措施确保永磁材料工作在安全温度范围内。本文首先对永磁耦合器的工作原理及温度分布情况进行分析,结果显示最高温度发生在外转子上的铜盘上,同时工作气隙存在一定的高温滞留空气,不利于永磁体散热。所以针对此情况本文设计一款新型永磁耦合器导风散热结构,此结构分为两部分——导风散热片和进风孔,其中导风散热片安装于外转子导电钢盘处,用于对外转子进行散热;进风孔开孔于导电钢盘上,用于引导外部流动空气进入工作隙位置,使内部高温空气排出,降低永磁体温度。本文思路如下:首先对导风散热片进行模拟,选取肋片厚度、前端肋片高度、前端肋片缺口长度作为研究对象,进行单因素实验和正交实验,并利用极差分析法进行分析,利用分析结果建模仿真,得出最优安装个数,并与未安装导风散热片的模型进行对比,分析其散热效果;然后对进风孔进行模拟,设计三种进风孔方案进行模拟,然后利用最优开孔形状进行倾斜开孔,对不同角度的倾斜孔进行分析,得出最优倾斜角度,最后利用仿真结果建模仿真,得出最优开孔个数,并与未开进风孔的模型进行对比,分析其散热效果;最后利用前面对导风散热片和进风孔的仿真结果进行整体建模仿真及实验测试,并与未安装导风散热结构的模型进行对比,分析整体散热效果。结果分析如下:第一部分是对导风散热片进行仿真研究,在单因素实验下,肋片最优厚度为5mm,前端肋片高度为35mm,前端肋片缺口长度为10mm,安排正交实验,使用极差分析法显示实际最优方案组合为A2B2C2,然后利用最优方案组合对导风散热片的安装个数进行分析,结果显示8个导风散热片最为合适,最后的对比实验显示安装导风散热片后成功改变了外转子导电钢盘表面空气流动状态,可以有效引导表面高温空气向四周排出,其降温效果达到12.2%,具有一定的导风降温功效;第二部分是对进风孔进行仿真研究,在最开始安排的进风孔方案中发现圆形进风孔方案最为合理,紧接着进行的倾斜开孔模拟发现60°的倾斜角度的散热效果最为理想,然后利用上面模拟的结果建模,对开孔个数进行研究,结果显示8个60°倾斜圆形进风孔最为合适,最后的对比实验显示对外转子开设进风孔后,外转子的最高温度降低幅度达到12%,永磁体最高温度降低幅度达到53%,同时进风孔改变了永磁体的温度分布情况,从以前的高温区域在中心的情况变为内部中心区域变为低温区域,降温效果显著;第三部分是对本文设计的导风散热结构进行整体仿真分析及实验测试,通过仿真对比实验发现同时安装导风散热片和进风孔后,外转子最高温度降低幅度达到30%,永磁体最高温度降低幅度达到60%。通过测试结果显示各温度值与模拟结果误差在10%以内,验证了本课题模拟方法的合理性与正确性。最后对全文相应的研究内容进行了总结,并在此基础上对课题后续的研究方向进行了展望。
[Abstract]:This paper presents a new type of permanent magnet coupler air guide heat dissipation structure , which is characterized by the following : firstly , simulating the working principle and the temperature distribution of the permanent magnet coupler to obtain the optimal installation number , and then using the simulation result to model the simulation to obtain the optimal tilt angle , and finally , using the simulation result modeling simulation to analyze the heat radiation effect of the permanent magnet . The results show that the maximum temperature of the outer rotor is reduced by 12 % , the maximum temperature of the outer rotor is reduced by 12 % , the maximum temperature of the permanent magnet is reduced to 12 % , and the maximum temperature of the permanent magnet is reduced to 12 % .
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH132

【参考文献】