混合电动汽车用磁通切换型永磁电机冷却结构分析

本文的研究对象为三相10kW的磁通切换永磁电机(FSPM),该电机主要用作电动汽车的起动发电机。本文基于有限元法(FEM)计算磁通切换永磁电机的损耗值,并进行实验验证;其次本文利用Ansys Fluent仿真磁通切换永磁电机稳态温度场分布和暂态温度场分布,进行实验验证;最后本文基于磁通切换永磁电机的温度场数值模型和计算流体力学(CFD)仿真对电机现有的水冷结构进行优化分析,提升水冷结构的冷却性能。     

大功率高速永磁电机三维全域热-流场分析

大功率高速永磁电机采用空-水冷混合冷却系统,同时存在水流域和空气流域,常规的单流域数值计算简化模型很难精确计算电机温度场。本文以一台1.12MW、18000r/min的空-水冷高速永磁电机为例,建立三维全域流-固求解域模型,提出多层变尺度网格划分方法,实现对电机网格的精细化控制。采用有限体积法对流体场及温度场进行耦合计算,揭示了水流场与空气流场的流动特性以及电机内各个部件的温度场分布特性。将全域热流场计算结果与实验结果进行对比,验证了计算方法的准确性。基于全流域计算结果,拟合出对流换热系数与双螺旋水道轴向位置的关系式。为高速永磁电机冷却系统优化设计等相关研究奠定基础。     

皮带机直驱永磁电机设计和温度场计算

针对皮带机用直驱永磁电机存在的温升过高的问题,对皮带机直驱永磁电机的电磁设计、计算模型、损耗计算、温度场计算等方面进行了研究。利用ANSYS软件对永磁电机绕组铜耗、铁心损耗和涡流损耗进行计算,设计了电机水冷系统,通过Fluent对永磁电机三维模型进行稳态温升计算,获得了电机关键部分的温度场分布,最后进行样机的温升实验。研究结果表明,采用场路耦合方法能够准确计算电机损耗,采用三维稳态温度场仿真所得数据与样机实验数据吻合良好,求解方法正确,可为直驱电机的设计提供一定的参考。     

扶梯用永磁电动机三维温度场计算

本文以一台8.8kW扶梯用永磁电机为例,建立该电机的三维温度场计算模型,利用有限元的方法,对其在额定功率下的三维温度场进行了计算分析。通过计算结果与实验结果对比,验证了所建模型的合理性和计算方法的准确性,为该种永磁电机的三维温度场计算提供了参考依据。     

18kW永磁同步发电机三维温度场计算

以18 kw永磁电机为例进行温度场分布分析,建立了永磁电机三维温度场的计算模型,解决了定、转子之间的热交换问题。用有限元软件对电机进行了温度场计算。分析了电机各部分温升不同的原因,为优化设计奠定了理论基础。     

电动车用永磁同步电动机温度场仿真与实验分析

对电动车用5.5 k W永磁同步电动机样机进行研究,采用有限元法作为温度场分析的主要方法,分析计算电机损耗、导热和散热系数,建立电机模型并进行简化,对永磁同步电动机稳定运行时的温度场进行仿真计算与分析。搭建了永磁同步电动机温升实验台,进行电机温升实验,得到的实验数据与仿真计算数据接近,验证了仿真分析方法的科学性、合理性。     

低速永磁力矩电动机发热的仿真分析与实验测试

根据传热学理论,针对直驱式低速永磁力矩电动机建立了三维暂态温度场的计算数学模型,并给出了求解域内的边界条件.应用有限元法计算了电机额定稳态工况下的温度场分布,通过温度场数值计算结果与实测数据对比,验证了所建模型的合理性,为该种类低速永磁力矩电动机发热的仿真计算提供了参考依据.     

电梯曳引PMSM三维暂态温度场的数值计算与分析

针对电梯曳引交流永磁同步电机的特殊结构,根据传热学理论建立其电磁稳态运行条件下的三维暂态温度场的计算数学模型,给出求解域内的基本假设及相应的边界条件,根据电磁场计算,确定定子铁心与磁极区域的损耗热源分布.以某型曳引电机为例,应用有限元法计算了电机定转子额定电磁稳态工况下温度场的同时,也对电机短时过载情况下的温升进行了分析,通过把温度场数值计算的结果与实测数据相对比,验证了所建模型的合理性,为电梯曳引交流永磁同步电机的温度场计算提供了参考依据.     

大推力永磁直线同步电机温度场计算与分析

在分析与阐释永磁直线电机发热机理的基础上,运用电机内热交换理论,建立了永磁直线电机传热模型。基于Ansys确立并加载了电机的热损耗及边界条件,对其进行有限元分析计算,得到了永磁直线电机温度场的分布。计算结果与实验测试数据具有较高的一致性,表明了理论分析模型和计算方法的准确性。     

等效热网络法在永磁伺服电动机温度场研究中的应用

永磁伺服电动机是近年来发展较快的一种高效电机,具有高效节能、体积小、应用场合广泛的特点。针对一台10 k W永磁伺服电动机进行了研究,建立了热网络模型,计算得到各个节点间热阻;在电机额定运行工况下利用热平衡原理建立了热网络关键节点平衡方程组,对永磁伺服电动机内部主要位置的温升进行解析计算,获得了试验样机的温度场分布;结合有限元分析方法,分析了机壳散热面积的变化对电机内部温度场的影响,得到了机壳散热面积对电机内部温度分布的影响机理;最后通过上述分析,比较了热网络法与有限元法的优缺点,并结合相关实验,证明了热网络法在永磁电机温度场计算中快速、准确的优点,为永磁伺服电动机温度场方面的研究提供了一种快速有效的方法。     

空-水冷永磁风力发电机流固耦合仿真

以一台1.65 MW,150 r/min的空-水冷永磁风力发电机为例,建立了电机空-水冷结构的物理模型,采用有限元法对该电机进行了温度场计算,并分析在计算中某些关键参数变化对温度场分析计算的影响规律。通过电机试验,验证所述计算方法的准确性;得出了一些有意义的结论,可为永磁同步风力发电机的设计提供参考。     

电动汽车用永磁同步电机温升计算不同方法对比分析

电动汽车精细化设计要求车用永磁同步驱动电机温升计算达到较高的准确性。以一款典型车用水冷永磁驱动电机为研究载体,介绍了简单热路法、热网络方法、数值仿真方法这三种常用方法在电机温升计算中的应用,并将三种方法计算结果与试验值进行对比,为电动汽车用永磁驱动电机温升计算方法的选择提供参考依据。研究发现简单热路法不满足车用永磁电机温升计算准确性要求,而热网络方法和数值仿真方法都具有较高的计算准确性。建议将热网络方法和数值仿真方法结合起来使用,采用数值仿真结果校验热网络模型参数,以热网络方法对电机温升进行快速评估。     

多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算

为了有效解决电机温升不易准确计算的难题,该文首先提出基于多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算理念,详细论述温升计算的流程。基于热传导理论,论文导出槽内绕组等效导热系数的计算方法,有效地考虑了漆包线绝缘层、浸渍漆和微孔对电机温升的影响。以一台48槽/8极高密度永磁电机样机为例,基于多领域协同仿真的计算方法,精确计算样机的铁耗、计及集肤效应的交流绕组铜耗,以及永磁体的涡流损耗和电机内的温度场。最后,进行样机的温升试验,温度场计算值与试验结果基本吻合,验证了基于多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算方法的准确性和有效性。     

BSG电机的散热仿真分析

采用逆向工程对某进口电机进行了逆向建模,基于流体力学、传热学基本理论,考虑电机不同零部件热源的差异性以及电机运转时流体流场和温度场的复杂分布,采用有限元数值计算方法,对该电机整机温度场进行了仿真计算。通过与实验数据对比,计算误差均在0.4%内,验证了所建数值模型和采用计算方法的准确性,随后对电机内部零部件温度分布进行了分析研究。该数值模拟方法为电机温度场分析提供了简捷高效的计算方法,从而提高了电机性能的优化效率、促进国外产品的国产化。     

不同数值方法在自扇冷永磁同步电机三维热分析中的应用

为研究不同数值计算方法在电机三维温度场分析中的应用,以一台11kW、1 500r/min全封闭自扇冷异步起动永磁同步电机为例,分别基于有限元法、有限体积法和有限公式法进行温度场仿真,并在多套剖分网格仿真计算的基础上,对比分析同一网格下应用有限公式法和有限元法的永磁同步电机三维温度场计算结果。同时,分析有限公式法在不同网格数下的计算收敛性。最后,对比有限公式法、有限元法温度场计算结果与有限体积法流固耦合传热计算结果的区别,并以试验值对比验证了仿真计算的准确性。     

有限公式温度场计算技术及其在永磁电机分析中的应用

永磁电机的温升直接关系电机性能指标和经济指标,对电机温度场的准确计算是设计工作中的要点。该文从有限公式法的基本原理出发,研究任意多面体网格下温度场各类边界的有限公式实现方法,建立对流传热边界的高精度有限公式数学模型。针对具有解析精确解的二维基准散热问题,在同一套网格下分别应用原边界模型和高精度改进边界模型计算导热体温升分布,验证改进模型的可靠性和精确性。应用有限公式温度场计算技术,计算一台2.1k W非晶合金永磁电机的三维温度场。以电机温升实验测量值为基准,对比有限公式法、有限元法在同样网格剖分下的计算精度,验证了电机三维温度场有限公式计算技术的可靠性和计算结果的准确性,对非晶合金永磁电机热分析具有一定的参考意义。     

屏蔽套材料对屏蔽式永磁同步电机电磁场和温度场的影响研究

针对单向耦合法分析屏蔽式永磁同步电机电磁场和温度场时计算精度低的问题,提出了一种磁热双向耦合法。首先,建立了磁热耦合计算模型。其次,采用双向耦合法分析了屏蔽套材料对电机性能的影响,并与单向耦合计算结果进行了比较。最后,建立了电机三维模型,利用有限元软件进行了电磁场和三维温度场分析。研究结果表明所提的磁热双向耦合计算方法可以有效提高电磁场和温度场的计算精度,此外屏蔽套采用不导电不导磁材料可有效提高屏蔽式永磁同步电机效率,降低电机温升。这不仅为屏蔽式永磁同步电机的设计提供了参考,同时对于保证电机高效和可靠运行具有重要意义。     

永磁同步驱动电机温度场研究进展综述

永磁同步电机（PMSM）具有效率高、转速范围宽、功率密度大、控制性能好等优点，在电动汽车驱动系统中得到了广泛的应用。但是随着电机功率密度的提高，由于损耗发热而引起的温升问题成为永磁同步驱动电机发展的瓶颈之一。电机温升过高会损坏电机零部件，缩短电机的使用寿命，降低驱动系统的可靠性。为保证永磁同步驱动电机稳定可靠地工作，其温度场的研究至关重要。在回顾当前研究的基础之上，梳理了永磁同步驱动电机温度场研究中的关键问题，包括损耗来源与计算方法、热量传递路径及传热形式、温度场分布规律、温度场建模与测试方法，同时总结了各环节面临的问题与挑战。最后指出了车用永磁同步驱动电机温度场研究中亟待解决的关键问题。     

高空条件下永磁无刷直流电机温度场研究

现代永磁无刷直流电机(BLDCM)具有效率高、功率密度高、可靠性能好等一系列优点,成为高空飞行器电推进系统驱动电机的理想选择。然而由于高空条件具有独特的气温、气压等环境因素,导致BLDCM在高空条件下发热严重、散热困难,其温度场的分布也与地面时有较大差异。本文基于高空条件下的大气密度特性、温度特性、风速特性等特征及电机与环境的换热关系,采用有限元数值方法建立了BLDCM在高空条件下的温度场计算模型。计算了BLDCM在不同环境下的散热边界条件以及电机内部各种换热系数,分析了海拔高度、环境温度等因素对BLDCM高空条件下温度场的影响。同时通过BLDCM高空适应性研究的实验,验证和对比地面环境与高空环境电动机温度场的变化情况。     

真空泵用屏蔽式永磁同步电机电磁场-温度场互相迭代计算方法

真空泵用屏蔽式永磁同步电机发热严重,因此在设计阶段准确预测其温度对于真空泵系统的安全稳定运行具有重要意义。针对当前电机电磁场-温度场双向耦合计算方法只能考虑温度对电机材料物理性质参数的影响,提出了一种电机电磁场-温度场互相迭代计算方法。该方法不仅能够考虑温度对电机损耗和永磁体磁性能的影响,还能够考虑温度对电机部件材料导热能力和散热能力的影响,使电机电磁场和温度场预测更加符合实际情况。以一台1.5 kW屏蔽式永磁同步电机作为研究对象,基于提出的方法对电机的电磁性能和温度特性进行分析,并将分析结果与电磁热双向耦合计算结果进行了对比。此外还利用提出的互相迭代法分析了环境温度对电机温升的影响。该研究不仅可以为屏蔽式永磁同步电机优化设计提供理论依据,还可以为其运行安全性和可靠性提供参考。