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永磁伺服电动机电磁场与温度场耦合计算及冷却系统设计

作　者: 庄艳
导　师: 唐任远；韩雪岩
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 铁耗涡流损耗耦合场温升冷却系统
分类号: TM383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 132次
引　用: 3次
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内容摘要

论文针对永磁电机的铁耗、永磁体涡流损耗及电磁场与温度场耦合计算进行了系统深入的研究,主要研究工作有以下几部分：首先,采用铁耗分离计算模型结合二维时步有限元法对永磁伺服电动机进行分析计算；根据不同频率下的损耗曲线计算得到了铁耗系数；给出了永磁伺服电动机永磁体内涡流损耗计算的数学模型,考虑剖分对计算结果的影响,选择合适的剖分精度计算了定子铁耗及永磁体涡流损耗,并研究了负载电流中的谐波对损耗的影响。其次,考虑不同结构参数对两种损耗的影响,分别从极槽配合、气隙长度、槽开口三个方面进行分析。总结了结构参数的改变对二者的影响,并研究了减小损耗的方法。然后,在损耗计算的基础上,研究了耦合场计算方法,并给出耦合场计算流程图。根据实验结果与计算结果相比较,对导热材料的导热系数进行多次修正,选定合适的导热系数。计算了永磁伺服电动机的耦合场,并得到了稳定温升时电机各部件的温升分布及其温升最高点、最低点。探讨了温升对电机定子铁耗、永磁体涡流损耗的影响。并将计算结果与实验数据作比较,进行误差分析,指出产生误差的原因。最后,对一台盘式永磁电机的冷却系统进行设计,确定最终方案。对导热材料的导热系数进行多次修正,根据耦合场计算流程图对该台样机进行计算,并得到了电机各部件的温升分布。将耦合场计算结果、温度场计算结果与实验值进行误差分析,说明耦合场计算较准确。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 课题的背景和意义  10-11
  1.2 国内外的研究现状  11-13
  1.3 课题的研究目的和内容  13-14
第二章永磁电机铁耗与永磁体涡流损耗的分析与计算  14-33
  2.1 永磁电机铁耗及永磁体涡流损耗计算模型  14-15
    2.1.1 铁耗计算模型  14-15
    2.1.2 永磁体涡流损耗计算模型  15
  2.2 永磁电机损耗计算  15-26
    2.2.1 电机损耗计算步骤  15-19
    2.2.2 损耗计算结果  19-23
    2.2.3 永磁电机损耗的试验研究  23-26
  2.3 结构参数对电机损耗的影响  26-32
    2.3.1 不同极槽配合的影响  26-30
    2.3.2 气隙长度的影响  30-31
    2.3.3 槽口大小的影响  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章永磁电机电磁场与温度场耦合计算  33-45
  3.1 电磁-温度耦合场数学模型  34
  3.2 电磁-温度耦合场计算流程图  34-35
  3.3 电机材料导热、散热系数的选取  35-38
    3.3.1 导热系数的选取  35-36
    3.3.2 导热系数的确定  36-37
    3.3.3 散热系数及边界条件的确定  37-38
  3.4 电磁-温度耦合场主要参数  38-39
    3.4.1 电机电磁场分析的主要参数  38
    3.4.2 电机温度场分析的主要参数  38-39
  3.5 耦合场仿真结果与分析  39-43
  3.6 实验验证  43-44
  3.7 本章小结  44-45
第四章盘式永磁电机的冷却系统设计及耦合场计算  45-59
  4.1 样机冷却系统设计  46-52
    4.1.1 端盖冷却系统选择  46-49
    4.1.2 冷却系统结构的设计  49-52
    4.1.3 20kW盘式永磁电机冷却系统最终方案  52
  4.2 导热系数的确定  52-54
  4.3 盘式永磁电机耦合场计算结果  54-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章结论  59-61
参考文献  61-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

永磁伺服电动机电磁场与温度场耦合计算及冷却系统设计

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