基于ANSYS的超薄扁平永磁直线电机的热设计研究.pdf

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1、第25卷第1期2012年1月机电产品开崖与刨新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsVol25N01Jan．2012文章编号：1002—6673(2012)01—052—03基于ANSYS的超薄扁平永磁直线电机的热设计研究毕文武，范良志．张楠(武汉纺织大学机电工程学院．湖北武汉430073)摘要：电机设计的重点在于其结构设计和热设计．而结构的制造工艺又与电机的散热系统的设计相关．所以电机的热设计研究是电机设计的重点和难点，论文针对一种自行设计的超薄扁平永磁直线电机，利用有限元软件ANSYS的热设计部分．解决了电机热设计数学模

2、型的严重非线性化．不能直接得到收敛解的问题．并利用了ANSYS的APDL模块对电机有关热设计的参数进行了优化。关键词：直线电机：热设计：ANSYS：APDL中图分类号：TP37文献标识码：Adoi：103969／jis叽1002—6673．2012．01．022TheTherinalDesignofthe131traThicknessLinearMotorBaseonANSYS6'／Wen一∥HFANLiang-Zhi．ZHANGNan(V【，uhanTextileUniversity．WuhanHubei430073，China)Abstract：ThefocalpointoftheH1

3、0COFdesignarcstrdctura]designandthermaldesign，andthestll／cPdreofthemanufacturingprocessisCOIl—cemedwiththemotoYcooingsystemdesign，SOthethermo]designofthemotordesignisthemostimportantanddifficultThispaperisbasedonakindofultrathicknesslinearinotorwhichisdesignedbyoil／selves．usingthethermaldesignpart

4、oftheANSYS，Resolvedtheproblemofseriousnonlinearofdiethermaldesignmathematicalmodel，andusetheAPDLtOoptimisttherelatedparametersofthethermaldesignKeywords：linearmotor；themaaldesign；ANSYS；APDL0引言直线电机是近年来迅速发展起来的一种新型电机．它在具有结构简单，运行可靠、不需要中间的转换机构就可以输出直线运动的优点的同时．也带来了电气控制部分复杂，散热性能差的缺点，其中的散热问题是电机研究的重点，也是难点。一

5、般永磁直线电机由于具有居里温度低的永磁体(现在市面L性能最好的钕铁硼稀土磁铁T作温度约为鲫o)、漆包线绕制成的励磁线圈(丁作温度约为130。左右)、以及散热极为困难的密闭气隙，所以热设计显得非常必要。本文所设计的直线电机是国家自然基金中为改进针织机械中存在的一系列问题而设计的一款超薄扁平永磁直线电机．为了在满足针织机械极为苛刻的厚度要求的同时满足其良好的动态性能要求，设计的直线电机在总体结构上采用了超薄扁平式、利用钕铁硼稀土磁铁提供气隙磁场、在励磁方式上利用收稿日期：2011-10—24基金项目：针织装备中的电织针原理、控制与热设计(50805109)作者简介：毕文武(1986一)．男，在

6、读研究生主要研究方向：超薄直线电机。52漆包线提供直流电励磁．因此热设计显得尤为重要。结合有限元仿真软件ANSYS的热设计部分，对电机的结构建模后进行热分析．并建立电机的散热模型。1电机的结构设计模型以及热敏感区域1．1直线电机的结构简介为本文设计的超薄直线电机选择永磁同步直流无刷电机．在一般的永磁无刷直流电机中．电枢线圈安放于定子铁芯中．永磁体固定在动子上．即为电磁式直线电机。但是若将永磁体组件设计在动子上，会使动子磁体组件在往复运行过程之中，对定子线圈部分产生托扯作囤l超薄扁平永磁直线电机结构示意围产品与市场·川，南丁作为岛{引的直线电机动广的让复频率较高，会引起实际电机结构崩溃。凶此

7、本文将选用动圈式的电机结构，将永磁体设计枉定子上，利州永磁体的平衡对称布置．达到磁吸力的彼此平衡．保证电机结构组件的稳定性。其结构见罔I。其中1a、1b为对称的背铁铁轭．可根据实际需要确定背铁铁轭的对数(冈中的背铁铁轭对数为8)；2为永磁体组件，其为电机提供气隙磁场，永磁体组件周期数亦可按照实际要求决定；3为永磁体保持架，起到支撑和导向作用；4为动于线圈导向槽：5为永磁体安装槽；6为动子线圈；7为定于基座；8为进气阀f1