螺杆泵永磁交流伺服电动机温升计算及分析.pdf

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1、研究与开发螺杆泵永磁交流伺服电动机温升计算及分析李明唐任远陈丽香(沈阳工业大学特种电机研究所，沈阳110023)摘要以一台3lkW油田用螺杆泵永磁交流伺服电动机为例，运用理论与实验相结合的方法，得出电机各部分损耗。利用有限元方法，在确定热源和边界条件下，对电机稳态温度场进行了计算，提出了三维温度场计算端部散热处理的新方法。同时，建立了等效热网络方法的数学模型，列出各节点的热平衡方程，计算出各节点的温度值。并将两种方法的计算结果与实测数据相对比，验证了该方法的准确性，为永磁交流伺服电动机的温度场计算提供了参考依

2、据。关键词：永磁交流伺服电动机；稳态温度场；三维有限元法；等效热网络法ScrewPumpPermanentMagnetACServoTemperatureoftheMotorCalculationandAnalysisLiMingTangRenyuanChenL~iang(ShenyangUniversityofTechnologyResearchInstituteofSpecialElectricMachines，Shenyang110023)AbstractWith3lkWoilfieldofscrewp

3、umpACservomotorwithpermanentmagnetforexample，basedonthecombinationoftheoryandexperimentmethodtogetthemotorpansloss．Usingthefiniteelementmethod，indeterminingtheheatsourceandboundaryconditions，thesteadytemperaturefieldofthemotorarecalculated，putsforwardthreed

4、imensionaltemperaturefieldcalculationattheendofthenewmethodofheattreatment．Atthesametime，establishtheequivalentthermalnetworkmethod，mathematicalmodelofheatbalanceequationsofeachnodelist，eachnodeofthecalculatedvalue．Andwillofthetwomethodsofcalculatingresults

5、comparedwiththetestdata，andtheaccuracyofthismethodwasverified，forpermanentmagnetACservomotortemperaturefieldforcalculatingthereference．Keywords：permanentmagnetACservomotor；thesteadytemperaturefield；3D—FEA：equivalenttherrfla1network螺杆泵电机是一种低速、大转矩的永磁电动机。按照电机设

6、计的热负荷来考查电机的温升。实际上替代异步电动机做为抽油机动力，具有节能效果好、低速大转矩电机损耗分布不同于异步电动机，如果启动时可降低对电网冲击负荷、过载能力强，能适仍按照通过热负荷来判断温升并不准确，且发热问应各种工况条件下工作等特点。在设计螺杆泵电机题直接影响永磁电机的性能，安全性与可靠性，因时为了提高电机利用系数、减小电机体积，常采用此对永磁电机的热分析显得尤为重要。但是目前准较高的电磁负荷，且由于电机转速低而不带风扇，确计算电机的温度分布还存在一定困难，首先电机造成电机散热条件差的特点。这就要求在完

7、成电机的热源分布与散热系数的确定存在一定困难，其次，电磁设计后，需要对电机温升进行计算。目前还没有文献对于三维温度场计算端部散热条件由于螺杆泵电机通常采用表面式转子磁路结的确定给出很好的解决。构，具有结构简单、制造成本较低、转动惯量小等本文在前人工作基础上，针对上面提出的两个特点，往往使设计者忽略电机温升计算问题，通常困难，提出了计算的新思想。利用有限元法对电机I2012年第9期窀毒

8、i技求I5研究与开发三维温度场进行计算，对电机端部设置散热系数同时需要设置流体的温度，以往该温度需要采用等效热网络方法进行计算

9、，假设端腔内的各部分空气温度是相等的，与实际不符。本文采用这样一种方法，建立了端腔内空气与端盖模型，初始时设置端腔的温度为环境温度，对电机稳态温度场进行计算，下一次设置端腔的温度为上一次计算后的端腔空气温度，以此重复进行，直至两次计算之间电机最高温度相差小于1K为止。同时本文还编制了针对螺杆泵永磁电机等效热网络计算程序，对电机温升进行了计算。实验结果(b)剖分图验证了温度场计算模型的合理性，等效热网