永磁電機(jī)的熱分析與冷卻結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、為了解決永磁電機(jī)溫升的問題，在電機(jī)設(shè)計時需要對永磁電機(jī)的溫度場進(jìn)行計算仿真以便及時發(fā)現(xiàn)電機(jī)過熱點(diǎn)，能夠用冷卻結(jié)構(gòu)最大效率地調(diào)節(jié)永磁電機(jī)溫度，實(shí)現(xiàn)對永磁電機(jī)的數(shù)字化設(shè)計。本文以永磁電機(jī)溫度場為研究對象，對永磁電機(jī)的溫度場進(jìn)行了如下分析計算，并分析了冷卻系統(tǒng)對溫度場的影響，優(yōu)化了冷卻結(jié)構(gòu)。
　　首先用傳熱學(xué)和電機(jī)學(xué)等知識和有限元仿真計算得到了永磁電機(jī)的各部損耗，并對損耗進(jìn)行了分類，損耗包括鐵心損耗、繞組銅耗、機(jī)械損耗，建立了計算鐵心損

2、耗的模型，和計算繞組銅耗的模型，查取資料找到了計算機(jī)械損耗的經(jīng)驗(yàn)公式。并在進(jìn)行銅耗的計算時充分考慮了溫度對電阻值的影響。
　　其次，采用等效熱網(wǎng)絡(luò)法和有限元方法對永磁電機(jī)溫度場進(jìn)行了詳細(xì)計算。建立各部件的永磁電機(jī)各部件的等效熱網(wǎng)絡(luò)模型，列出熱導(dǎo)方程，然后把建立的溫度方程放到大型稀疏矩陣模型中求解，計算得到各部分節(jié)點(diǎn)的溫度。再用有限元法對永磁電機(jī)分析計算得到結(jié)果，把用兩種方法得到的計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比對發(fā)現(xiàn)過熱點(diǎn)。因此,可以做到對

3、電機(jī)的實(shí)時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題。其誤差大約都在7％以內(nèi)。
　　再次,分析并對比冷卻介質(zhì)，最終選擇水冷方式，把水冷系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，歸結(jié)為散熱系數(shù)加入到整個模型中進(jìn)行計算。對兩種管道結(jié)構(gòu)軸向8水道和軸向雙水道進(jìn)行了仿真計算并分析介質(zhì)不同的流速對整體溫升的影響，找到最佳方案，從而達(dá)到優(yōu)化冷卻結(jié)構(gòu)的效果。
　　最后通過實(shí)驗(yàn)選取永磁直線電機(jī)為樣機(jī)，搭建永磁直線電機(jī)的溫升實(shí)驗(yàn)平臺，對樣機(jī)在采用水冷情況下時，測量記錄電機(jī)溫升，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)