基于等效热网络法的双余度永磁同步电机温度场分析

《基于等效热网络法的双余度永磁同步电机温度场分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于等效热网络法的双余度永磁同步电机温度场分析TemperatureFieldAnalysisofDual-RedundancyPermanentMagnetSynchronousMotorBasedonEquivalentThermalNetworkMethod（国家自然科学基金资助项目51377114）工程领域：电气工程作者姓名：温威振指导教师：陈益广教授企业导师：吴越高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二〇一七年十一月摘要本文是国家自然科学基金资助项目“各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机”的子

2、课题，以一台56kW的各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机为研究对象，用解析法和有限元法进行了电磁特性分析，用等效热网络法和有限元法进行了温升特性分析，着重介绍了等效热网络法在该类电机温升分析中的适用性，并用等效热网络法分析了影响电机温升分布的因素。对双余度永磁同步电动机的主要参数、结构特点、材料特性、空载特性和负载特性做了全面分析。用等效热网络法计算了双余度永磁同步电动机的稳态温升情况。按照其结构特点，建立了52节点的双余度永磁同步电动机的稳态等效热网络模型。该模型顾及了隔离小齿的特殊结构，对槽内绕组部分

3、进行了双层等效，定转子间传热采取等效气隙模型。分析计算了机壳、端盖外部与空气接触的表面以及定、转子端面等与气腔接触的表面的散热系数，计算了热网络模型中各接触节点之间的传导热阻和对流散热热阻，建立了热平衡方程组并用MATLAB进行求解，得到了电机各温升节点的稳态温升。用有限元法仿真了双余度永磁同步电动机的三维稳态温度场。用三维绘图软件Pro/E建立了双余度永磁同步电动机的结构模型，该模型包括电机各固体部件以及流体区域的等效模型。对各部分进行了合理剖分，确定了各固体部分导热系数、流体和固体表面对流散热系数等边界条件，用ANS

4、YS/Workbench仿真，得到了双余度永磁同步电动机的三维稳态温度场。将等效热网络法得到的稳态温升与有限元法得到的稳态温度场进行了对比分析，验证了等效热网络法在该类电机中的适用性，并且运用等效热网络法提高了温升计算的速度。对比分析了附加损耗取值、机壳表面风速和机壳材料对电机温升的影响，为同类电机的设计和冷却方式的选择提供了理论依据。关键词：双余度永磁同步电动机，等效热网络法，有限元法，稳态温升IABSTRACTThispaperwasbasedontheprojectof“Dual-RedundancyPermane

5、ntMagnetSynchronousMotor(DRPMSM)withlowthermalcouplingandnoneelectromagneticcouplingbetweenadjacenttwophasewindings”whichsupportsbyNationalNaturalScienceFoundationofChina.Aprototypeof56kWwasproduced,analyticalmethodandfiniteelementmethodwereusedtoanalyzeitselectr

6、omagneticcharacteristics,theequivalentthermalnetworkmethodandfiniteelementmethodwereusedtoanalyzeitssteadytemperaturefield.Afterthat,theequivalentthermalnetworkmethodwasusedtoanalyzethefactorsaffectingthetemperaturedistributionofDRPMSM.Themainparameters,structura

7、lcharacteristics,materialcharacteristics,no-loadcharacteristicsandloadcharacteristicsofDRPMSMwerecomprehensivelyanalyzed.ThesteadystatetemperatureriseofDRPMSMwascalculatedbyequivalentthermalnetworkmethod.Thesteadyequivalentthermalnetworkmodelwith52nodesofDRPMSMwa

8、sestablishedaccordingtoit’sstructuralcharacteristics.Thismodeltookintoaccountoftheisolatedteethand2-layer-windingmodel,andtheairgapbetweenthestatorandrotorwase