永磁同步平面電機(jī)水冷散熱系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著科技的不斷進(jìn)步，高新技術(shù)制造業(yè)向著高速化、精密化和模塊化方向發(fā)展，對(duì)制造領(lǐng)域內(nèi)加工設(shè)備的定位精度和速度提出了嚴(yán)格的要求。平面電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、靈敏度高等特點(diǎn)，使其在平面二維定位裝置上廣泛應(yīng)用。但是平面電機(jī)的發(fā)熱功率較高，熱流密度較大，為保障其正常運(yùn)行和控制精度，就必須對(duì)電機(jī)進(jìn)行散熱研究。傳統(tǒng)的散熱方式風(fēng)冷，已經(jīng)逐漸不能滿足這種高熱流密度的要求，而水冷散熱器因?yàn)槠涓邔?duì)流換熱系數(shù)和高效率被廣泛地研究。基于此，本文針對(duì)一種動(dòng)圈式

2、永磁同步平面電機(jī)設(shè)計(jì)并制作了一套水冷散熱系統(tǒng)。針對(duì)散熱系統(tǒng)的核心部件水冷散熱器進(jìn)行研究，對(duì)于散熱器的設(shè)計(jì)和提高散熱器的性能具有重要意義，對(duì)于加強(qiáng)平面電機(jī)的溫度均勻性具有實(shí)際意義。
　　本文首先針對(duì)水冷散熱器進(jìn)行研究，基于對(duì)傳統(tǒng)流道結(jié)構(gòu)水冷散熱器性能的研究，即傳統(tǒng)串聯(lián)流道結(jié)構(gòu)水冷散熱器散熱效率高而流道內(nèi)壓力損失較大，對(duì)泵的要求較高，而傳統(tǒng)并聯(lián)水冷散熱器流道壓力損失較低，不過(guò)其散熱效率也較低且通道內(nèi)水的流速不均勻。根據(jù)文獻(xiàn)的調(diào)研及科研

3、經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了如何提高散熱器性能的方法，因此為了提高散熱器的性能，增強(qiáng)散熱器的均溫性，本文在此基礎(chǔ)上提出了其他三種新型的流道結(jié)構(gòu)的水冷散熱器，即串并聯(lián)流道結(jié)構(gòu)、雙串聯(lián)流道結(jié)構(gòu)和螺旋型流道結(jié)構(gòu)。為了驗(yàn)證各種散熱器的性能，通過(guò)運(yùn)用仿真軟件ANSYS Workbench對(duì)不同流道結(jié)構(gòu)散熱器進(jìn)行CFD仿真分析。通過(guò)仿真可以得到散熱器溫度分布及散熱器內(nèi)流場(chǎng)分布，據(jù)此分析比較各散熱器的性能，可以發(fā)現(xiàn)新型散熱器綜合性能比傳統(tǒng)散熱器要好，而均溫性最好的是

4、螺旋型流道結(jié)構(gòu)散熱器。
　　最后，將綜合性能較好且均溫性最好的螺旋型流道結(jié)構(gòu)散熱器應(yīng)用在實(shí)際的平面電機(jī)上，首先仿真分析散熱器的在平面電機(jī)上的應(yīng)用情況，然后設(shè)計(jì)并完成一套實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)的搭建，研究螺旋型散熱器的散熱效率，實(shí)驗(yàn)獲得了散熱器在不同進(jìn)口流速下的流動(dòng)特性與散熱性能，驗(yàn)證了本文提出的水冷散熱系統(tǒng)的可行性。最終，對(duì)比分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真分析結(jié)果，兩種結(jié)果保持了較好的吻合趨勢(shì)，即驗(yàn)證了數(shù)值研究的合理性，又為水冷散熱器在平面電機(jī)的應(yīng)用