永磁同步电机水冷系统散热参数分析与热仿真

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1、机械设计与制造第4期188MachineryDesign&Manufacture2014年4月永磁同步电机水冷系统散热参数分析与热仿真李青青，黄勤ll。，杨立，史忠震lj(1．贵州大学机械工程学院，贵州贵阳550025；2．国家精密微特电机工程技术研究中心，贵州贵阳550008)摘要：以冷却水套结构的永磁同步电机为研究对象，建立了电机热平衡状态下的三维热分析模型，再利用Ansys软件的网格划分功能对模型进行六面体网格划分。针对电机系统内部热交换情况，运用传热学相关理论，分析和确定了电机水冷系统各部分的散热系数，合理设置了热边界条件。通过有限元分析，获得了电机整机及关键部件的

2、温度场分布。为螺旋水槽机壳外冷却系统电机的热分析和水冷系统的结构优化提供依据，对提高电机水冷却系统散热效率具有一定的指导意义。关键词：永磁同步电机；水冷却系统；散热系数；温度场中图分类号：THI6文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)04—0188—04AnalysisofCoolingSystemParametersandThermalSimulationforPermanentMagnetSynchronousMotorLIQing-qing，HUANGQin，YANGLi，SHIZhong-zhen，(1．SchoolofMechanicalEngin

3、eeringGuizhouUniversity，GuizhouGuiyang550008，China；2．NationalEngineeringResearchCenterforSmallandSpecialPrecisionMotors，GuizhouGuiyang550008，China)Abstract：Forthestudyofthepermanentmagnetsynchronousmotorwithacoolingjacket，thethreedimensionalthermalanalysismodeZunderthermalequilibriumcondit

4、ionwasestablished．andthemodeZWasmeshedintohexahedralmeshingbythemeshingmoduleofAnsyssoftware．Inviewofthecharacteristicofinternalheatexchangesystem，accordingtothebasisofheartransfer，heatdissipationcoefficientforthevariouspartsofthemotorcoolingsystemWasanalyzedandidentified，andthermalboundar

5、yconditionsWassetupreca~onable．Throughthefiniteelementanalysis，thetemperaturefielddistributionofthemotorWasobtained．hhasprovidedthebasisforthemotorwithspiralsinkc~ingcoolingsysteminthermalanalysisandstructuraloptimization，andhascertainguidingscanceforimprovingtheeffwiencyofthewatercoolings

6、~tem．KeyWords：PermanentMagnetSynchronousMotor；WaterCoolingSystem；CoeficientofHeatTransfer；TemperatureField度梯度，但由于在转弯处存在较多拐角，压力损失大，容易形成漩1引言涡导致水流状态不稳定。周向水路，虽存在一定的温度梯度，但其某型号的永磁同步电机具有转速高，功率密度大，发热量水路平滑，压力损失小，接触面积大，散热效果好_l】。考虑散热效大，散热面小，散热慢的特点，因此冷却系统设计是该电机设计中率，该永磁同步电机采用机壳外表面内嵌周向螺旋冷却水道的结的重要环节。电机的冷

7、却方式主要有液体冷却和气体冷却。由于构，进出口分布在机壳的两端，旋向沿轴线方向。机壳模型，如图液体的比热容与导热系数远大于气体，冷却效果显著，该电机采1所示。其中的循环水等效为实体，如图2所示。用水冷却方式，选用机壳外冷却水套的冷却结构，通过螺旋流道内的循环冷却水散热，以减小电机的温升，保证电机的可靠运行。利用ANSYS软件对该型号电机进行热分析，研究水冷结构的永磁同步电机有限元热分析模型的散热参数确定及水冷却结构下电机的温度分布，为电机水冷却系统的设计与优化提供依据。2三维模型的建立与网格划分2．1冷却水套的结构