永磁电机的热分析与冷却结构优化

发布时间：2017-12-02 09:29

  本文关键词：永磁电机的热分析与冷却结构优化

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【摘要】：为了解决永磁电机温升的问题,在电机设计时需要对永磁电机的温度场进行计算仿真以便及时发现电机过热点,能够用冷却结构最大效率地调节永磁电机温度,实现对永磁电机的数字化设计。本文以永磁电机温度场为研究对象,对永磁电机的温度场进行了如下分析计算,并分析了冷却系统对温度场的影响,优化了冷却结构。首先用传热学和电机学等知识和有限元仿真计算得到了永磁电机的各部损耗,并对损耗进行了分类,损耗包括铁心损耗、绕组铜耗、机械损耗,建立了计算铁心损耗的模型,和计算绕组铜耗的模型,查取资料找到了计算机械损耗的经验公式。并在进行铜耗的计算时充分考虑了温度对电阻值的影响。其次,采用等效热网络法和有限元方法对永磁电机温度场进行了详细计算。建立各部件的永磁电机各部件的等效热网络模型,列出热导方程,然后把建立的温度方程放到大型稀疏矩阵模型中求解,计算得到各部分节点的温度。再用有限元法对永磁电机分析计算得到结果,把用两种方法得到的计算结果与实验值进行比对发现过热点。因此,可以做到对电机的实时监测,及时发现问题。其误差大约都在7%以内。再次,分析并对比冷却介质,最终选择水冷方式,把水冷系统产生的影响,归结为散热系数加入到整个模型中进行计算。对两种管道结构轴向8水道和轴向双水道进行了仿真计算并分析介质不同的流速对整体温升的影响,找到最佳方案,从而达到优化冷却结构的效果。最后通过实验选取永磁直线电机为样机,搭建永磁直线电机的温升实验平台,对样机在采用水冷情况下时,测量记录电机温升,用实验数据来验证温度场计算的精度,以观察是否达到要求的计算精度。结论表明,本文的方法使永磁电机温度场的计算更加准确,并能够及时发现问题,有利于永磁电机的数字化设计。
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM351

【参考文献】

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1 刘娇;黄守道;成本权;徐国佑;;循油冷却永磁同步电动机的温度场分析[J];微电机;2010年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨菲;永磁电机温升计算及冷却系统设计[D];沈阳工业大学;2007年

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本文编号：1244451