轴向球面磁悬浮飞轮电机磁热固耦合分析

针对轴向球面磁悬浮飞轮电机(Axially spherical bearingless flywheel machine,AS-BFM)在电磁、温度和应力耦合作用下的温升和形变问题,提出磁热固耦合的温度场分布和部件形变求解分析方法。该方法基于轴向球面磁悬浮飞轮电机的电磁损耗分析,确立各部件的热参数和应力参数,并建立电机三维有限元分析模型;在此基础上,求解得到电机在不同转速下的损耗和温度场分布特性,并将温度场结果作为载荷导入应力场分析求解电机各部件形变规律;最后,通过耦合仿真分析揭示了电机不同转速对温升和形变的影响规律,三维有限元分析结果验证了磁热固耦合分析方法的有效性,为电机的散热设计、结构优化以及材料选择提供了依据。

永磁同步电机磁固热多物理场耦合振动噪声分析

针对永磁同步电机的电磁振动噪声多物理场耦合问题,在磁固耦合的基础上,考虑温度场对电机结构和电磁特性的影响,通过有限元法提出一种磁固热多物理场耦合模型,分析在热应力和电磁力共同作用下电机的结构变形,突出对比强弱耦合变形情况下电机电磁力及振动噪声情况。以一台6极36槽内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)为研究对象,综合考虑磁场、温度场和结构场多物理场耦合作用,建立永磁同步电机有限元模型,用ANSYS Workbench准确计算电机各种损耗并进行温度反馈,并通过实验验证模型准确性。结果表明,考虑温度分布和结构变形有助于准确预测和评估电机的振动噪声水平。

基于热-磁-固耦合的圆台薄壳应力与变形分析

针对导电圆台薄壳热磁弹性问题,建立在电磁场、温度场和机械场作用下的基本方程。经过变量代换,得出具有8个基本未知量的非线性偏微分方程组。对于导电圆台薄壳,分析其温度场,导出温度场积分特征值。利用New Mark稳定有限等差式和准线性化方法,给出了可以应用离散正交化法求解的标准型方程组,得到该问题的数值解。通过实例计算,得到了圆台薄壳应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律。结果表明,改变电、磁、力场的参数能够实现对圆台应力、应变、温度的控制。研究结果可为此类问题的进一步研究提供理论参考。