风冷永磁涡流调速器的散热设计与分析
发布时间：2021-07-20 17:18
永磁调速器以其出色的调速节能效果被广泛应用于石油、化工等能源行业。但是,涡流致热效应是其不可避免的缺点,而温度的升高必然会影响其机械性能。因此,对永磁调速器进行散热设计及分析具有十分重要的意义。基于此,本文采用多场耦合的方法对风冷永磁调速器的流场和温度场进行了研究;然后对散热片进行了参数计算和优化;最后搭建风冷永磁调速器的试验平台进行温度和风速试验。建立永磁调速器的磁-热-流三维有限元分析模型,以磁场分析的涡流损耗为热源进行热-流场耦合传热分析,研究永磁调速器在一定工况下运行时温度及换热系数分布以及周围空气的流动状态;提出双向磁-热-流耦合分析的方法,采用双向耦合的方法对永磁调速器的磁-热-流耦合过程进行了研究,并得到双向耦合后温度和换热系数的求解结果;最后将双向耦合最终稳定后的结果与单向耦合比较。采用双向耦合的方法,对永磁调速器散热片的结构参数进行计算和分析,研究散热片截面形状、翅片高度、翅片间距、翅片厚度、轴向夹角以及底板厚度等参数对永磁调速器温度、换热系数以及风阻力矩的影响规律,通过计算分析将次要因素剔除;然后采用正交实验的方法研究了轴向夹角、翅片高度、翅片间距对温度和风阻力矩影...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
永磁润流调速器示意图
结构形式将其分为盘式和筒式［｜（）］，如图Ｕ所示。其中盘式通过调节永磁转子和导体转??子之间的气隙大小调节输出转矩和转速；筒式通过调节永磁转子和导体转子之间的啮合??面积调节输出转矩和转速，永磁调速器的工作原理如图１．２所示：??永磁转子子??＃?一―轴??渦ｔＴＴ??调节结构??ａ）
图１．２永磁涡流调速器工作原理图??本文的研究对象为筒式永磁调速器，额定功率为３１５ｋＷ，在该功率下，风冷的方式??足以达到散热的要求。风冷永磁调速器的内部结构简图如图１．３所示，永磁转子由永磁??体和托盘组成，导体转子由导体环、导体筒和散热片组成。电机轴与导体转子联接，永??磁转子与负载轴联接。导体转子在电机驱动下与电机同步转动，由于导体转子和永磁转??子之间存在转速差，导体环切割磁力线产生涡流，涡流产生感应磁场，感应磁场和永磁??场之间相互作用，带动永磁转子同方向转动，从而将转矩和运动输出。输出转矩的调节??和控制是通过调节导体转子和永磁转子之间的啮合面积实现的。涡流在导体环上产生感??应磁场的同时也会产生涡流损耗，涡流损耗以热源的形式作用在调速器上使调速器的温??度升高。风冷式永磁调速器通过固定在导体筒上的散热片搅动周围空气形成强迫对流换??热将热量传递到周围的空气中，从而使其温度保持在一定的范围内。??１??１．托盘２．永磁体３．导体筒４．导体环５．散热片
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁涡流调速器研究与应用[J]. 孙中圣,李新泉,李小宁. 机械制造与自动化. 2016(03)
[2]基于电磁-热耦合有限元分析的永磁调速器性能研究[J]. 刘伟,佟强. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
[3]筒形永磁调速器在锅炉吸风机上的应用分析[J]. 许志成. 科技与企业. 2016(01)
[4]永磁调速器在泵与风机节能中的应用[J]. 贺运初,潘树林,王满. 电站辅机. 2015(04)
[5]结合模糊聚类和合作竞争博弈的优化方法[J]. 陈加明,宋小文,徐浩. 中国机械工程. 2015(16)
[6]筒式永磁调速器的磁场分析与特性研究[J]. 孙中圣,周丽萍,王向东,黄忠念. 中国机械工程. 2015(13)
[7]永磁调速器的有限元分析与性能计算[J]. 刘伟,佟强,杨帛润,梁新兰. 微特电机. 2015(04)
[8]涡轮增压器轴承体耦合传热的数值仿真[J]. 龚金科,田应华,贾国海,章滔. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[9]基于Ansoft的永磁调速器仿真研究[J]. 刘伟,佟强,郑永利,娄永. 化工自动化及仪表. 2015(04)
[10]永磁调速器温度场仿真分析[J]. 王延杰,周三平. 科技视界. 2015(09)
博士论文
[1]电磁液冷缓速器多场耦合分析与优化设计[D]. 焦兵锋.北京工业大学 2014
[2]高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D]. 邢军强.沈阳工业大学 2011
硕士论文
[1]永磁调速器的冷却技术研究[D]. 王延杰.西安石油大学 2015
[2]新型永磁涡流调速器的特性研究[D]. 周丽萍.南京理工大学 2015
[3]永磁涡流联轴器性能分析[D]. 苏洪伟.吉林大学 2013
[4]多目标优化设计博弈分析方法的研究与应用[D]. 谌忠瑞.浙江大学 2013
[5]风冷式汽油机缸盖流固耦合传热分析及优化[D]. 陈飞虎.重庆大学 2012
[6]永磁调速器建模与优化设计研究[D]. 王金博.东北大学 2011
[7]多目标优化的遗传算法研究[D]. 马小姝.西安电子科技大学 2010
[8]永磁磁力耦合器损耗的计算与分析[D]. 张宏刚.吉林大学 2008
[9]多目标博弈方法分析研究[D]. 顾建庄.西南交通大学 2004
本文编号：3293250
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
永磁润流调速器示意图
结构形式将其分为盘式和筒式［｜（）］，如图Ｕ所示。其中盘式通过调节永磁转子和导体转??子之间的气隙大小调节输出转矩和转速；筒式通过调节永磁转子和导体转子之间的啮合??面积调节输出转矩和转速，永磁调速器的工作原理如图１．２所示：??永磁转子子??＃?一―轴??渦ｔＴＴ??调节结构??ａ）
图１．２永磁涡流调速器工作原理图??本文的研究对象为筒式永磁调速器，额定功率为３１５ｋＷ，在该功率下，风冷的方式??足以达到散热的要求。风冷永磁调速器的内部结构简图如图１．３所示，永磁转子由永磁??体和托盘组成，导体转子由导体环、导体筒和散热片组成。电机轴与导体转子联接，永??磁转子与负载轴联接。导体转子在电机驱动下与电机同步转动，由于导体转子和永磁转??子之间存在转速差，导体环切割磁力线产生涡流，涡流产生感应磁场，感应磁场和永磁??场之间相互作用，带动永磁转子同方向转动，从而将转矩和运动输出。输出转矩的调节??和控制是通过调节导体转子和永磁转子之间的啮合面积实现的。涡流在导体环上产生感??应磁场的同时也会产生涡流损耗，涡流损耗以热源的形式作用在调速器上使调速器的温??度升高。风冷式永磁调速器通过固定在导体筒上的散热片搅动周围空气形成强迫对流换??热将热量传递到周围的空气中，从而使其温度保持在一定的范围内。??１??１．托盘２．永磁体３．导体筒４．导体环５．散热片
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁涡流调速器研究与应用[J]. 孙中圣,李新泉,李小宁. 机械制造与自动化. 2016(03)
[2]基于电磁-热耦合有限元分析的永磁调速器性能研究[J]. 刘伟,佟强. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
[3]筒形永磁调速器在锅炉吸风机上的应用分析[J]. 许志成. 科技与企业. 2016(01)
[4]永磁调速器在泵与风机节能中的应用[J]. 贺运初,潘树林,王满. 电站辅机. 2015(04)
[5]结合模糊聚类和合作竞争博弈的优化方法[J]. 陈加明,宋小文,徐浩. 中国机械工程. 2015(16)
[6]筒式永磁调速器的磁场分析与特性研究[J]. 孙中圣,周丽萍,王向东,黄忠念. 中国机械工程. 2015(13)
[7]永磁调速器的有限元分析与性能计算[J]. 刘伟,佟强,杨帛润,梁新兰. 微特电机. 2015(04)
[8]涡轮增压器轴承体耦合传热的数值仿真[J]. 龚金科,田应华,贾国海,章滔. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[9]基于Ansoft的永磁调速器仿真研究[J]. 刘伟,佟强,郑永利,娄永. 化工自动化及仪表. 2015(04)
[10]永磁调速器温度场仿真分析[J]. 王延杰,周三平. 科技视界. 2015(09)
博士论文
[1]电磁液冷缓速器多场耦合分析与优化设计[D]. 焦兵锋.北京工业大学 2014
[2]高速永磁电机转子损耗及通风散热研究[D]. 邢军强.沈阳工业大学 2011
硕士论文
[1]永磁调速器的冷却技术研究[D]. 王延杰.西安石油大学 2015
[2]新型永磁涡流调速器的特性研究[D]. 周丽萍.南京理工大学 2015
[3]永磁涡流联轴器性能分析[D]. 苏洪伟.吉林大学 2013
[4]多目标优化设计博弈分析方法的研究与应用[D]. 谌忠瑞.浙江大学 2013
[5]风冷式汽油机缸盖流固耦合传热分析及优化[D]. 陈飞虎.重庆大学 2012
[6]永磁调速器建模与优化设计研究[D]. 王金博.东北大学 2011
[7]多目标优化的遗传算法研究[D]. 马小姝.西安电子科技大学 2010
[8]永磁磁力耦合器损耗的计算与分析[D]. 张宏刚.吉林大学 2008
[9]多目标博弈方法分析研究[D]. 顾建庄.西南交通大学 2004
本文编号：3293250
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