大功率水冷永磁渦流調(diào)速器的多場耦合研究.pdf

1、永磁調(diào)速器是集機械結(jié)構(gòu)學(xué)、磁學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)和材料科學(xué)于一體的最具代表性的機械設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保、非接觸動力傳遞、軟啟動及實現(xiàn)過載保護等特點，逐漸取代其他電力傳動設(shè)備并具有廣泛的應(yīng)用前景，已成為國家節(jié)能重點推廣產(chǎn)品。目前，對于永磁調(diào)速器的研究主要集中于其磁場、渦流場及溫度場單場數(shù)值計算方面，并以此作為其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。對于大功率水冷永磁調(diào)速器，如果忽略了流場的影響、重要參數(shù)的溫度變化及各物理場間的耦合關(guān)系，其計算結(jié)果與

2、實測值誤差較大，因此對大功率永磁調(diào)速器多場耦合的研究具有重要工程價值。
　　本文首先利用Ansoft軟件對大功率永磁調(diào)速器磁場進行有限元建模仿真，并利用Ansys Workbench軟件搭建調(diào)速器磁-熱耦合模型，即將磁場分析的渦流損耗作為熱源導(dǎo)入穩(wěn)態(tài)熱場分析，最終得到導(dǎo)體筒外表面的熱通量分布。然后，利用Fluent軟件對永磁調(diào)速器進行二維流場仿真計算，對永磁調(diào)速器進行熱-流雙向耦合，并修正導(dǎo)體筒外表面對流散熱系數(shù)。
　　在通

3、過熱-流雙向耦合對對流散熱系數(shù)修正的基礎(chǔ)上，搭建磁-熱雙向耦合模型，即設(shè)置導(dǎo)體轉(zhuǎn)子電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率的溫度變化曲線，形成永磁調(diào)速器磁-熱-流多場耦合數(shù)值分析系統(tǒng)，最終得到調(diào)速器溫度分布及轉(zhuǎn)矩特性。并通過試驗對永磁調(diào)速器的輸出轉(zhuǎn)矩和調(diào)速器水冷系統(tǒng)出口水溫進行測量。試驗結(jié)果表明，采用永磁調(diào)速器磁-熱-流多耦合場有限元分析方法，能準確計算大功率調(diào)速器的運行特性與溫度值。
　　最后，依據(jù)磁-熱-流耦合分析結(jié)果建立永磁調(diào)速器二維瞬態(tài)磁-熱有限元