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永磁调速器是一种全新的磁力传动调速设备,采用原动机侧和负载侧非接触性连接方式,不仅满足了在启动和制动过程中最大程度的降低系统惯性,还具备了调速、柔性启动、适应极端环境、减少振动和无电磁干扰等特点。目前针对磁力调速设备的研究主要集中在磁场计算及能耗方面,对于温度场及其冷却技术的研究还不够完善,本文主要研究了永磁调速的温度场分布,并对散热性能进行了研究,具体过程如下:
首先,本文阐述了永磁调速器的工作原理及机械结构,基于此原理,以一台500kW的永磁调速器为例,对其进行了三维电磁场仿真分析,在进行了动态及静态性能分析后,可以得到了整个永磁调速器及其各个组件的电磁场、涡流场分布,以及稳定的转矩输出大小,涡流损耗大小。接着,对其结构参数进行调整,分析了不同转差、气隙下的转矩输出、轴向力以及涡流损耗,对变化趋势进行了MATLAB数据可视化处理。
其次,采用ANSYS有限元仿真软件计算了永磁调速器在额定功率工作时,各结构的温度分布。仿真结果显示,即使在温度最高的铜盘上,永磁材料的温度也小于其安全工作的温度,不会发生退磁现象。之后,分别研究了不同结构参数对温度的影响,测试了转差、永磁体数量对温度的影响。并引入了应力场,分析在热应力作用下铜盘的形变是否符合应力的标准,即小于气隙的长度,结果发现应力变化符合标准,样机可以长期可靠运行。
再次,将散热翅加入到永磁调速器中,运行仿真后发现散热翅散热效果显著。接着,分别研究了不同的散热翅结构对于散热性能的影响,在综合考虑制造成本、结构稳定性以及散热性能等方面,得出一种优化的散热翅设计。
最后,由于自然冷却装置的散热能力有限,引入强制风冷装置,使用ANSYSFLUENT有限元仿真软件进行计算,研究了冷风速度对散热性能的影响,并对上文的散热系数进行验证,并探讨了不同海拔含氧量与散热性能的关系,对强制风冷状态下永磁调速器散热性能趋势做出了分析。
首先,本文阐述了永磁调速器的工作原理及机械结构,基于此原理,以一台500kW的永磁调速器为例,对其进行了三维电磁场仿真分析,在进行了动态及静态性能分析后,可以得到了整个永磁调速器及其各个组件的电磁场、涡流场分布,以及稳定的转矩输出大小,涡流损耗大小。接着,对其结构参数进行调整,分析了不同转差、气隙下的转矩输出、轴向力以及涡流损耗,对变化趋势进行了MATLAB数据可视化处理。
其次,采用ANSYS有限元仿真软件计算了永磁调速器在额定功率工作时,各结构的温度分布。仿真结果显示,即使在温度最高的铜盘上,永磁材料的温度也小于其安全工作的温度,不会发生退磁现象。之后,分别研究了不同结构参数对温度的影响,测试了转差、永磁体数量对温度的影响。并引入了应力场,分析在热应力作用下铜盘的形变是否符合应力的标准,即小于气隙的长度,结果发现应力变化符合标准,样机可以长期可靠运行。
再次,将散热翅加入到永磁调速器中,运行仿真后发现散热翅散热效果显著。接着,分别研究了不同的散热翅结构对于散热性能的影响,在综合考虑制造成本、结构稳定性以及散热性能等方面,得出一种优化的散热翅设计。
最后,由于自然冷却装置的散热能力有限,引入强制风冷装置,使用ANSYSFLUENT有限元仿真软件进行计算,研究了冷风速度对散热性能的影响,并对上文的散热系数进行验证,并探讨了不同海拔含氧量与散热性能的关系,对强制风冷状态下永磁调速器散热性能趋势做出了分析。