可控励磁直线磁悬浮同步电动机温度场的研究

作     者：代雅洁 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蓝益鹏

授予年度：2021年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：可控励磁 磁悬浮直线同步电动机 损耗计算 温度场分析 

摘      要：可控励磁直线磁悬浮同步电动机具有推动力大、损耗低、响应速度高和定位精度高的优点,应用到进给平台上,可以实现直接驱动和直接悬浮,消除平台与导轨之间的摩擦力。但电动机运行过程中温度过高会加速线圈及硅钢片之间的绝缘材料老化,影响电动机的正常运行,从而影响运行平台的精度。论文建立直线磁悬浮同步电动机的有限元模型,对电动机温度场进行分析并设计冷却装置,主要研究内容如下:1.建立可控励磁直线磁悬浮同步电动机温度场的数学模型以及参数计算。分析直线磁悬浮同步电动机的结构和运行机理,对该电动机传热原理进行分析,确定电动机各材料的导热系数、比热容、密度,对电动机绕组与绝缘材料进行等效分析,确定等效导热系数。分析对流换热原理,并通过公式计算电动机在不同电枢电流时的对流换热系数。2.研究可控励磁直线磁悬浮同步电动机在不同电枢电流时的损耗分布。通过公式计算电动机绕组阻值,根据电流有效值与电阻阻值计算电动机定子、动子铜耗。运用ANSYS Maxwell软件对硅钢片的铁心损耗系数进行拟合计算,得到电动机定子、动子铁耗有限元仿真数据,并对公式计算数据与有限元计算损耗结果进行分析对比。3.用有限元软件ANSYS Workbench对该电动机的温度场进行计算。运用二维温度场仿真分析不同电枢电流对电动机温度分布的影响。为更精确设置边界条件,分析各交界面温度变化,充分考虑电动机端部效应温度场的变化,对电动机建立三维有限元模型,进行瞬态温度场仿真。4.对可控励磁直线磁悬浮同步电动机水冷系统设计。对电动机在真空环境下运行时的温度场进行仿真,针对温度过高的问题,采用水冷装置,计算水冷却装置相关的热参数,确定需要的功率、流量、水槽尺寸及进水和出水的温度等指标。增加水冷系统后,通过有限元软件对电动机再次进行仿真计算,验证水冷装置的有效性。