基于改进有限元分析的永磁调速器性能研究

发布时间：2017-04-03 08:17

  本文关键词：基于改进有限元分析的永磁调速器性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：永磁调速器(permanent magnet device,PMD)具有结构简单、可控启动、适应恶劣工况等优点,正逐渐取代其它电力传动设备应用于现代工业的各个领域。目前,永磁调速器的主要研究方向是基于有限元法对其内部磁场和传动性能进行优化与计算,但由于永磁调速器的磁场分析忽略了温度场、结构场等影响,其计算结果与实测值误差较大,因此如何进行多物理场耦合的有限元分析是该研究领域的主要研究方向。本文首先利用Ansoft软件对永磁调速器进行磁场仿真计算,但磁场有限元分析的转矩计算忽略了铜盘涡流对工作性能的影响,因此提出一种基于电磁-热耦合的有限元分析方法,利用Ansys Workbench软件搭建电磁-热耦合模型,针对铜盘涡流对永磁调速器性能的影响,将电磁场计算的涡流热功率作为热源导入温度场,在瞬态温度场模块中进行永磁调速器的温度场仿真,得到该模型的温度场分布并修正性能参数后再次进行电磁场仿真,最终得到与实测值误差更小、更为切合工程实际的输出转矩。然后,分析永磁调速器的转矩特性,通过磁场耦合力的分析推出临界转矩的基本理论,分析超载启动和额定启动的转矩曲线,通过仿真分析得到永磁调速器的最大负载转矩。最后,对永磁调速器的传动效率进行分析,基于滑差计算的传动效率忽略了传动中的涡流损耗,因此提出一种基于涡流功率的计算传动效率的方法,永磁调速器在传动中的功率损耗主要由铜盘涡流产生,通过仿真计算分别得到涡流传动功率及涡流热功率,以此计算出永磁调速器的传动效率。
【关键词】：永磁调速器(PMD) 有限元分析 涡流 转矩 电磁-热耦合
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH139
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 永磁调速器的结构及技术特点10-12
• 1.3 永磁调速器的发展现状12-14
• 1.3.1 永磁调速器的应用现状12-13
• 1.3.2 永磁调速器的研究现状13-14
• 1.4 课题研究主要内容14-16
• 第二章 永磁调速器的理论基础16-27
• 2.1 永磁材料的发展16
• 2.2 永磁材料的磁性特点16-21
• 2.2.1 磁化曲线16-17
• 2.2.2 剩余磁感应强度与矫顽力17-18
• 2.2.3 磁能积18
• 2.2.4 永磁体工作点18-19
• 2.2.5 不同温度下的磁特性19-21
• 2.2.6 钕铁硼永磁材料21
• 2.3 永磁调速器的理论分析21-26
• 2.3.1 磁路简化与分析21-22
• 2.3.2 涡流损耗的理论计算22-24
• 2.3.3 永磁调速器的能量传递分析24-26
• 2.3.4 永磁调速器的转矩推导26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 永磁调速器磁场有限元分析27-41
• 3.1 有限元分析27
• 3.2 磁场分析基本理论27-30
• 3.2.1 Maxwell方程组27-28
• 3.2.2 Maxwell 3D的边界条件28-29
• 3.2.3 电磁场计算原理29-30
• 3.3 永磁调速器的有限元分析30-40
• 3.3.1 建立模型30-31
• 3.3.2 网格剖分31-34
• 3.3.3 磁场静态分析34-36
• 3.3.4 磁场瞬态分析36-38
• 3.3.5 转矩的参数化分析38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 永磁调速器的电磁-热耦合仿真41-52
• 4.1 Ansys软件及温度场分析41-43
• 4.1.1 Ansys软件简介41
• 4.1.2 温度场基本理论41-42
• 4.1.3 温度场的数学模型42-43
• 4.2 温度对永磁调速器工作特性的影响43-44
• 4.2.1 温度对铜盘电导率的影响43
• 4.2.2 温度对永磁体性能的影响43-44
• 4.3 电磁-热有限元耦合仿真44-50
• 4.3.1 温度场分析原理44-45
• 4.3.2 建立模型与网格剖分45-46
• 4.3.3 材料参数的确定46-47
• 4.3.4 散热系数的确定47
• 4.3.5 载荷计算与导入47-48
• 4.3.6 温度场仿真结果48-50
• 4.4 输出转矩的优化计算50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 永磁调速器临界转矩及传动效率的仿真计算52-62
• 5.1 永磁调速器的转矩特性分析52-55
• 5.1.1 磁场耦合力分析52
• 5.1.2 临界转矩的基本理论52-54
• 5.1.3 临界转矩的仿真计算54-55
• 5.2 永磁调速器的传动效率分析55-60
• 5.2.1 基于滑差计算的传动效率55-56
• 5.2.2 基于涡流计算传动效率的理论分析56-57
• 5.2.3 涡流场数学模型57-58
• 5.2.4 涡流损耗的仿真结果58-60
• 5.3 本章小结60-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 发表文章目录67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陶孟仑;陈定方;卢全国;舒亮;赵亚鹏;;超磁致伸缩材料动态涡流损耗模型及试验分析[J];机械工程学报;2012年13期

  本文关键词：基于改进有限元分析的永磁调速器性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：284015