永磁電機的熱分析與冷卻結(jié)構優(yōu)化.pdf

1、為了解決永磁電機溫升的問題，在電機設計時需要對永磁電機的溫度場進行計算仿真以便及時發(fā)現(xiàn)電機過熱點，能夠用冷卻結(jié)構最大效率地調(diào)節(jié)永磁電機溫度，實現(xiàn)對永磁電機的數(shù)字化設計。本文以永磁電機溫度場為研究對象，對永磁電機的溫度場進行了如下分析計算，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。
　　首先用傳熱學和電機學等知識和有限元仿真計算得到了永磁電機的各部損耗，并對損耗進行了分類，損耗包括鐵心損耗、繞組銅耗、機械損耗，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械損耗的經(jīng)驗公式。并在進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)絡法和有限元方法對永磁電機溫度場進行了詳細計算。建立各部件的永磁電機各部件的等效熱網(wǎng)絡模型，列出熱導方程，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)點的溫度。再用有限元法對永磁電機分析計算得到結(jié)果，把用兩種方法得到的計算結(jié)果與實驗值進行比對發(fā)現(xiàn)過熱點。因此,可以做到對

3、電機的實時監(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行計算。對兩種管道結(jié)構軸向8水道和軸向雙水道進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，從而達到優(yōu)化冷卻結(jié)構的效果。
　　最后通過實驗選取永磁直線電機為樣機，搭建永磁直線電機的溫升實驗平臺，對樣機在采用水冷情況下時，測量記錄電機溫升，用實驗數(shù)據(jù)來驗