面向电磁装置磁-热耦合分析的异型网格映射方法

采用弱耦合有限元法求解电磁装置中的电磁场、流场和温度场的耦合问题时,电磁场计算得到的能量损耗要通过网格传递到温度场作为载荷,结合空气或液体的散热进行热分析。由于电磁场和热-流场在求解时对网格离散要求相差很大,因此若要兼顾各种场的要求需剖分成统一的有限元模型,势必会造成网格单元数很大、提高计算代价。而如果采用不同的网格模型,则无法实现网格间的数据直接映射。提出一种异型网格映射法,通过高斯积分及坐标变化来实现不同场之间不同网格的数据映射。此外,还提出了该方法的精度控制策略及误差修正系数,以保证计算结果的准确性。将异型网格映射法应用于文献中空气绝缘三相母线槽热分析中,将计算结果与常规同型网格直接映射方法及实验结果进行对比,进一步验证了该方法的有效性。

KX-ZM01涵道风扇无刷直流电机磁热耦合仿真分析

高速永磁无刷直流(BLDC)电机转速高、体积小,其温升控制较常规电机更为重要,针对用于驱动无人机涵道风扇KX-ZM01电机运行中温升过高问题,首先在电磁仿真软件Maxwell 2D中建立了电机的电磁有限元模型,计算了电机的铁损、涡流损耗和铜损。然后,将损耗以热源的方式耦合到Ansys Workbench软件中进行磁-热耦合分析,获得定子、转子、绕组和永磁体等的温度分布。最后,针对该电机温升过高问题提出在电机外壳增加散热片,并对3种不同形状散热片进行温升分析与工艺可行性评价,为进一步改进设计提供了可靠、有效的参考依据。

永磁同步电机转子涡流损耗优化及温升分析

为解决永磁同步电机转子涡流损耗引起的转子温度高、永磁钢退磁等问题,建立转子涡流损耗解析表达式,分析影响参数,并以3相8极36槽V型IPMSM为例,研究定子槽口宽度、气隙长度、转子偏心距、定子斜槽角度等参数对转子涡流损耗的影响规律,完成最优参数匹配。研究结果表明,优化后的转子结构能够有效削弱电机主气隙磁密的高次谐波,从而减少涡流损耗、降低转子温度,提高电机输出性能。

高速永磁同步电机设计及损耗温度场分析

设计了一台额定功率3.1 kW,额定转速60000 r/min的表贴式4极高速永磁同步电机,选取了性能更好的非晶合金作为高速永磁同步电机的定子铁心材料,基于该非晶合金的BH曲线对电机进行磁路设计,并建立电机有限元模型。采用双向磁-热耦合计算分析的方式,求解了电机的损耗和温升,并与0.2 mm高硅钢20JNEH1200电机进行仿真对比。得出非晶合金定子铁心电机的损耗和发热都有明显降低的结论。

基于矩形导线的永磁同步电机绕组优化设计

为实现电机绕组设计优化,基于交流损耗的产生机理探究了矩形导线几何参数对损耗与温升的影响;基于理论分析与有限元仿真结果,对比了不同绕组设计方案在产热、传热及温升方面的表现,从而获取了满足设计要求的绕组参数指标;在综合考虑制造成本的情况下,选定了定子优化设计方案。使用局部模型对多种绕组配置的损耗与温升进行了测试,验证结果显示,该绕组优化设计方案,在保证车载电机在整个运行空间内热安全前提下,显著提高了电机能量密度。