大功率水冷永磁渦流調(diào)速器的多場(chǎng)耦合研究.pdf

1、永磁調(diào)速器是集機(jī)械結(jié)構(gòu)學(xué)、磁學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)和材料科學(xué)于一體的最具代表性的機(jī)械設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保、非接觸動(dòng)力傳遞、軟啟動(dòng)及實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)等特點(diǎn)，逐漸取代其他電力傳動(dòng)設(shè)備并具有廣泛的應(yīng)用前景，已成為國(guó)家節(jié)能重點(diǎn)推廣產(chǎn)品。目前，對(duì)于永磁調(diào)速器的研究主要集中于其磁場(chǎng)、渦流場(chǎng)及溫度場(chǎng)單場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方面，并以此作為其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)于大功率水冷永磁調(diào)速器，如果忽略了流場(chǎng)的影響、重要參數(shù)的溫度變化及各物理場(chǎng)間的耦合關(guān)系，其計(jì)算結(jié)果與

2、實(shí)測(cè)值誤差較大，因此對(duì)大功率永磁調(diào)速器多場(chǎng)耦合的研究具有重要工程價(jià)值。
　　本文首先利用Ansoft軟件對(duì)大功率永磁調(diào)速器磁場(chǎng)進(jìn)行有限元建模仿真，并利用Ansys Workbench軟件搭建調(diào)速器磁-熱耦合模型，即將磁場(chǎng)分析的渦流損耗作為熱源導(dǎo)入穩(wěn)態(tài)熱場(chǎng)分析，最終得到導(dǎo)體筒外表面的熱通量分布。然后，利用Fluent軟件對(duì)永磁調(diào)速器進(jìn)行二維流場(chǎng)仿真計(jì)算，對(duì)永磁調(diào)速器進(jìn)行熱-流雙向耦合，并修正導(dǎo)體筒外表面對(duì)流散熱系數(shù)。
　　在通

3、過(guò)熱-流雙向耦合對(duì)對(duì)流散熱系數(shù)修正的基礎(chǔ)上，搭建磁-熱雙向耦合模型，即設(shè)置導(dǎo)體轉(zhuǎn)子電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率的溫度變化曲線，形成永磁調(diào)速器磁-熱-流多場(chǎng)耦合數(shù)值分析系統(tǒng)，最終得到調(diào)速器溫度分布及轉(zhuǎn)矩特性。并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)永磁調(diào)速器的輸出轉(zhuǎn)矩和調(diào)速器水冷系統(tǒng)出口水溫進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用永磁調(diào)速器磁-熱-流多耦合場(chǎng)有限元分析方法，能準(zhǔn)確計(jì)算大功率調(diào)速器的運(yùn)行特性與溫度值。
　　最后，依據(jù)磁-熱-流耦合分析結(jié)果建立永磁調(diào)速器二維瞬態(tài)磁-熱有限元