新型永磁電機(jī)熱分析及其綜合仿真平臺的開發(fā).pdf

1、永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單靈活、效率高、轉(zhuǎn)矩密度高等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。但隨著社會發(fā)展的需要，電機(jī)功率密度越來越大，溫升問題也隨之增加。溫度的升高對永磁電機(jī)的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:溫升使繞組阻值增大，導(dǎo)致銅耗增加，加劇電機(jī)的發(fā)熱;加速電機(jī)絕緣材料的老化，增大電機(jī)短路故障的風(fēng)險(xiǎn)，縮短電機(jī)使用壽命;增大電機(jī)熱變形、振動(dòng)磨損以及振動(dòng)噪聲等;溫升過高還會降低永磁體的磁性能，影響電機(jī)運(yùn)行性能，嚴(yán)重的甚至?xí)斐捎来朋w

2、的不可逆退磁，使電機(jī)損壞。
　　本文基于有限元程序自動(dòng)生成系統(tǒng)(FEPG)，建立了考慮各向異性導(dǎo)熱的電機(jī)三維溫度場有限元控制方程，允許多種材料的傳熱主軸與選取坐標(biāo)系不一致時(shí)進(jìn)行非主軸方向?qū)嵯禂?shù)的坐標(biāo)變換，采用復(fù)制接觸熱阻邊界的坐標(biāo)并增加相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的方式，考慮接觸熱阻對溫度場分布的影響，避免了極小幾何體實(shí)體建模網(wǎng)格剖分的困難及其可能帶來的計(jì)算精度問題。在僅增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過修改邊界單元的剛度矩陣，將氣隙與定轉(zhuǎn)子之間的對流換熱

3、代入有限元計(jì)算，并根據(jù)能量守恒原理建立了以電機(jī)定轉(zhuǎn)子最小對稱單元為模型的熱分析模型，以一臺三相磁通切換永磁(FSPM)電機(jī)為例，進(jìn)行有限元溫度場仿真和參數(shù)敏感性分析，證明了模型的準(zhǔn)確性。
　　在此基礎(chǔ)上使用C++Builder軟件，結(jié)合前后處理的專業(yè)軟件GID，開發(fā)了幾何模型最小化，考慮各向異性導(dǎo)熱和接觸熱阻的電機(jī)三維穩(wěn)態(tài)溫度場有限元綜合仿真平臺，適用性廣泛，對電機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有實(shí)用價(jià)值。
　　最后，采用空心圓筒雙T型熱阻