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Accurate 3D Thermal Network Development for Direct-drive Outer-rotor hybrid-pm flux-switching generator

Chinese Journal of Electrical Engineering 2024年第2期10卷 80-92页

作者： Ali Zarghani Mohammad Farahzadi Aghil Ghaheri Karim Abbaszadeh Faculty of Electrical Engineering Shahid Beheshti UniversityTehran ***Iran Faculty of Electrical Engineering University of Science and CultureTehran ***Iran Department of Electrical Engineering K.N.Toosi University of TechnologyTehran ***Iran

Heat and thermal problems are major obstacles to achieving high power density in compact permanent magnet(pm)***,a comprehensive,accurate,and rapid temperature rise estimation method is required for novel electric machines to ensure safe and reliable operations.A unique three-dimensional(3D)lumped parameter thermal network(LPTN)is presented for accurate thermal modeling of a newly developed outer-rotor hybrid-pm flux switching generator(OR-HpmFSG)for direct-drive ***,the losses of the OR-HpmFSG are calculated using 3D finite element analysis(FEA).Subsequently,all machine components considering the thermal contact resistance,anisotropic thermal conductivity of materials,and various heat flow paths are comprehensively modeled based on the thermal *** the proposed 3-D LPTN,internal nodes are considered to predict the average temperature as well as the hot spots of all active and passive *** measurements are performed on a prototype OR-HpmFSG to validate the efficiency of the 3-D LPTN.A comparison of the results at various operating points between the developed 3-D LPTN,experimental test,and FEA indicates that the 3-D LPTN quickly approximates the hotspot and mean temperature of all components under both transient and steady states with high accuracy.

关键词： Direct-drive wind turbine hybrid-pm flux switching generator lumped parameter thermal network temperature estimation 3D thermal modeling

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