發(fā)布時(shí)間：2017-09-09 04:41

  本文關(guān)鍵詞：非晶合金高速永磁電機(jī)熱管理技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 高速永磁電機(jī) 有限體積法 流體場(chǎng) 溫度場(chǎng) 水冷系統(tǒng)

【摘要】：高速永磁同步電機(jī)具有體積小、功率密度大、可直接與原動(dòng)機(jī)或負(fù)載相連等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于高速機(jī)床、高速離心壓縮機(jī)等領(lǐng)域,然而由于其體積小,損耗密度高,且散熱困難,容易引起永磁體過熱而造成不可逆退磁,從而影響電機(jī)的運(yùn)行性能,因此對(duì)高速永磁電機(jī)內(nèi)流體流動(dòng)特性、傳熱特點(diǎn)及冷卻系統(tǒng)的研究具有重要的意義,主要研究?jī)?nèi)容有:首先,基于無(wú)限大平板層法搭建了測(cè)量非晶合金鐵心軸向疊片導(dǎo)熱系數(shù)裝置,并對(duì)幾組非晶合金鐵心試樣進(jìn)行了測(cè)量。然后以一臺(tái)15kW,30000r/min內(nèi)置式非晶合金高速永磁電機(jī)為例,基于計(jì)算流體力學(xué)(CFD)以及傳熱學(xué)理論,建立了三維流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)的物理模型,采用有限體積法其對(duì)流體場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行耦合計(jì)算,得到了機(jī)內(nèi)空氣流動(dòng)特性及各部件的溫度分布規(guī)律,同時(shí)利用流體場(chǎng)有限元法分析了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子表面粗糙度對(duì)機(jī)內(nèi)空氣摩擦損耗的影響。其次,針對(duì)高速電機(jī)端腔空氣流動(dòng)性差,轉(zhuǎn)子散熱困難的情況,研究了轉(zhuǎn)子風(fēng)刺對(duì)高速永磁電機(jī)內(nèi)流體流動(dòng)與溫度分布的影響,并采用有限體積法對(duì)轉(zhuǎn)子有風(fēng)刺時(shí)機(jī)內(nèi)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)進(jìn)行耦合計(jì)算,得到有風(fēng)刺時(shí)機(jī)內(nèi)流體流動(dòng)特性及各部件溫度分布,在此基礎(chǔ)上,研究了風(fēng)刺長(zhǎng)度、風(fēng)刺數(shù)量變化對(duì)電機(jī)流體場(chǎng)及溫度場(chǎng)的影響,為改善高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子的散熱條件提供依據(jù)。最后,建立了軸向“Z”字型和周向螺旋型水冷系統(tǒng),利用流場(chǎng)分析軟件FLUENT對(duì)比分析了兩種水冷系統(tǒng)下的流速、流阻及溫度分布,對(duì)周向螺旋型水冷結(jié)構(gòu)水道個(gè)數(shù)的選取進(jìn)行了計(jì)算,并分析了不同冷卻邊界條件對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)的影響。另外,對(duì)一臺(tái)20kW水冷永磁電機(jī)進(jìn)行了溫升試驗(yàn),并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了耦合場(chǎng)求解方法的正確性。
【關(guān)鍵詞】：高速永磁電機(jī) 有限體積法 流體場(chǎng) 溫度場(chǎng) 水冷系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM351
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的背景及意義9
• 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)計(jì)算的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 永磁電機(jī)冷卻系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 高速永磁電機(jī)機(jī)內(nèi)空氣流動(dòng)狀態(tài)及其對(duì)溫度場(chǎng)的影響16-36
• 2.1 電機(jī)內(nèi)流體流動(dòng)與傳熱的基本原理16-18
• 2.1.1 流體流動(dòng)與傳熱控制方程16-17
• 2.1.2 流體流動(dòng)與傳熱的耦合求解方法17-18
• 2.2 非晶合金鐵心軸向疊片導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量18-21
• 2.2.1 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量原理18-19
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置介紹19-20
• 2.2.3 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量結(jié)果及誤差分析20-21
• 2.3 計(jì)算模型及求解條件的建立21-25
• 2.3.1 電機(jī)基本參數(shù)21-22
• 2.3.2 相關(guān)參數(shù)的確定22-23
• 2.3.3 物理模型與網(wǎng)格劃分23-24
• 2.3.4 基本假設(shè)與邊界條件24-25
• 2.4 流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果25-32
• 2.4.1 流體場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析25-28
• 2.4.2 溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析28-32
• 2.5 高速永磁電機(jī)空氣摩擦損耗的計(jì)算32-35
• 2.5.1 空氣摩擦損耗計(jì)算方法32-34
• 2.5.2 轉(zhuǎn)速對(duì)空氣摩擦損耗的影響34
• 2.5.3 轉(zhuǎn)子表面粗糙度對(duì)空氣摩擦損耗的影響34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 轉(zhuǎn)子風(fēng)刺對(duì)高速永磁電機(jī)流體場(chǎng)及溫度場(chǎng)的影響36-52
• 3.1 計(jì)算模型及求解條件的建立36-37
• 3.1.1 物理模型及網(wǎng)格劃分36
• 3.1.2 邊界條件36-37
• 3.2 流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果37-42
• 3.2.1 流體場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析37-39
• 3.2.2 溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析39-42
• 3.3 風(fēng)刺長(zhǎng)度對(duì)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)的影響42-46
• 3.3.1 風(fēng)刺長(zhǎng)度對(duì)流體場(chǎng)的影響42-43
• 3.3.2 風(fēng)刺長(zhǎng)度對(duì)溫度場(chǎng)的影響43-46
• 3.4 風(fēng)刺數(shù)量對(duì)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)的影響46-49
• 3.4.1 風(fēng)刺數(shù)量對(duì)流體場(chǎng)的影響46-47
• 3.4.2 風(fēng)刺數(shù)量對(duì)溫度場(chǎng)的影響47-49
• 3.5 風(fēng)刺對(duì)空氣摩擦損耗的影響49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第4章 高速永磁電機(jī)水冷卻系統(tǒng)分析52-61
• 4.1 水冷結(jié)構(gòu)物理模型52-53
• 4.2 水冷系統(tǒng)流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析53-55
• 4.3 水道個(gè)數(shù)對(duì)電機(jī)散熱及流阻的影響55-58
• 4.4 不同冷卻邊界條件對(duì)溫度場(chǎng)的影響58-59
• 4.4.1 入口水速對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)的影響58
• 4.4.2 入口水溫對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)的影響58-59
• 4.5 溫升試驗(yàn)與計(jì)算值對(duì)比59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第5章 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 在學(xué)研究成果65-66
• 致謝66

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