路灯车用永磁同步电机的求解域模型建立
路灯车用永磁同步电机的求解域模型建立

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        路灯车用永磁同步电机的求解域模型建立,  清远路灯车出租, 清远路灯车租赁, 路灯车出租  在电机的三维温度场处理过程中,为了能够准确得到电机的温升分布,做出如下假设:(1)电机沿圆周方向温度分布对称。(2)绕组铜耗均匀分布。(3)绕组端部采用长度相等的直线部分来等效端部绕组的实际排布。通过上述假设,考虑到计算整个电机三维温度场,需要计算机资源较多,计算时间较长,且由于电机为轴向对称,故建模时取轴向一半。电机周向取5极6槽做为计算区域。经过上述假设与等效后,9.79kW路灯车用永磁同步电机电机的三维温度场计算模型。1.端盖 2.转子 3.永磁体 4.绕组 5.定子 6.轴承 7.轴 8.气隙.  对于各向同性介质,导热系数为常数。在直角坐标系下的求解域内三维瞬态热传导及其边界条件为:  T为物体温度;T0为边界上已知的温度分布,Te为周围介质的温度,kx、ky、kz分别为x、y、z方向上的导热系数,q为热源密度,q0为通过边界S2上的热流密度,n为边界法向量,α为散热系数,k为导热系数,ρ为物质密度,c为物质比热。路灯车用永磁同步电机三维温度场求解区域内,各部分边界上的传热与散热边界条件如下:(1)认为电机轴向中间断面,包括转轴断面、永磁体断面、绕组断面、绝缘断面、转子断面、定子断面等为绝热面。由于考虑了电机沿圆周方向近似的对称性,认为周向断面(转轴、转子、永磁体、定子以及端腔空气各中心断面)同样为绝热面,设置为第二类绝热边界条件。(2)转子端面、定子轭端面、绕组端面、绝缘端面、机壳表面、电机端盖表面以及机壳外转轴表面和空心轴内表面为散热面,设置为第三类对流换热边界条件。



     定子绕组等效热模型建立,  对散下线的电机,定子槽内的漆包线绝缘层、绝缘纸尺寸非常细小,槽内浸渍漆和微孔也不规则,因此,电机仿真计算的热模型很难按照实际结构搭建,必须进行合理的等效.  一种分层绕组的等效方法,即将槽内温度相近的区域归在一起构成多层结构,每层再按上述的等效方法分成绝缘层和铜棒。该方法提高了计算精度,但网格剖分难度高,处理复杂。另外,定子绕组浸漆质量的优劣直接关系到绕组的散热效果,分析了绕组浸渍质量对电机温升的影响,并得出了电机温升会随浸渍漆填充量的增加而降低的结论,但是这篇文献只是从理论上分析,并没有具体的实验验证,如何在温度场计算中计及浸漆质量对温升的影响,建立能真实反映定子槽内导热特性的简化模型还需要进一步研究, 绕组端部的结构非常复杂,不仅绕组相互缠绕,还有绝缘纸、绝缘漆,并且分布没有规律,很难建立与实际电机相同的端部绕组模型,现有的计算都是将绕组端部等效处理,本文将绕组端部平直化处理。为了简化分析,本文做了如下假设:(1)定子槽内导线浸渍均匀。(2)槽内各个导线均匀排列,温差不计。(3)槽内绝缘纸厚度相同。在以上假设的前提下,对电机绕组作如下简化,将所有的铜线等效成一个导热体,将绝缘纸、层间绝缘、浸渍漆、铜线漆膜等效成一个导热体,等效后的绝缘材料均匀分布在铜块周围。 槽内绝缘材料的等效导热系数按下式计算:eqiii=1=1nnii(3.2)其中,eq为槽内绝缘材料的等效导热系数,(i=1,2,3,…,n)为各种绝缘材料的等效厚度,i为各种绝缘材料的平均导热系数。


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      气隙的处理如何确定,  定转子之间气隙的导热系数是电机温度场计算的难点之一。转子旋转带动气隙中空气的流动,导致了温度场与流体场耦合在一起,增加了求解电机温度场的难度,本文的方法,引入气隙有效导热系数,用静止流体的导热系数来描述气隙中流动空气的热交换能力,即保证静止空气所传递热量与流动空气所传递热量相等,这样可将旋转的转子视为静止处理。经过这样处理后,可以用导热方式换热等价气隙中对流方式换热。气隙的雷诺数为:1eR.   其中,1为转子的圆周速度,m/s,102nr/60;n为转子的速度,r/min;0r为转子的外径,m为气隙的长度,m;i0r,iR为定子的内径,m;为空气的运动粘度,m2/s。临界雷诺数crRe的表达式为:criRe41.2R/3.4)(1)当ecrRRe时,气隙中的空气流动为层流,有效导热系数eff等于空气的导热系数air。(2)当ecrRRe时,气隙中的空气流动为紊流,这种状态下,气隙的有效导热系数可用下面的公式计算。
 

      生热率的确定,   路灯车用永磁同步电机温升计算所用的损耗为电机试验值,由于该计算所加的载荷为生热率,所以需要计算出各部分损耗对应的单位生热率。由于路灯车永磁同步电机铜耗特别大,是定子铁耗的20多倍,所以电机铜耗对温升影响较大,而定子铁心损36耗对温度场影响较小,计算路灯车用永磁同步电机定子生热率时,齿部和轭部没有分开计算。生热率计算公式。其中,w为生热率,单位3W/m,ep为各部件对应的损耗,单位W,V为各部件对应的体积,单位m3。经过计算,9.79kW路灯车用永磁同步电机各部分生热率。


     导热系数的确定,  为了简化计算,本文假定电机各材料的导热系数恒定不变,电机各材料导热系数如表3.2所示。散热系数的确定, 机壳表面采取自然散热的方式,散热系数为:其中,v为机壳表面的风速。定子铁心端面主要通过机内空气流动形成对流散热,散热系数与表面气流速度有关,铁心端面气流速度与转子表面的线速度有关,定子铁心端部表面的散热系数: u为转子表面的切向线速度,dV为冷却空气的端部流速。


      电机的工作制路灯车械的工作制包括A1~A9不同的断续考核,本文研究的路灯车按照A4考核,对应电机的工作制是S3,即断续周期性工作制,电机的节电持续率为40%,即运行4分钟停止6分钟。电机的工作制示.   电机所采用的工作制对电机的温度影响较大,计算时需要对电机所采用的工作制进行针对性的处理,本文对电机温度场进行瞬态分析,生热率按照电机的工作制给定,即电机工作时,按照额定运行生热率,而电机停止工作时,电机的生热率为0。http://www.jiangmenyuntichechuzu.com/



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