永磁直流无刷力矩电机温度场分析

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1、设计、研究、分析"I●一⋯年第～，期⋯Desig~n,Research&Analysis永磁直流无刷力矩电机温度场分析史忠震(贵州交通职业技术学院，贵州贵阳550008)摘要：运用Ansys有限元分析软件对永磁直流无刷力矩电机进行了温度场分布研究，根据传热学理论建立了力矩电机连续堵转运行条件下的温度场计算模型，通过力矩电机内热交换给出了边界条件，对该模型进行有限元仿真计算，研究力矩电机模型简化以及电机各部件的发热情况，得出的仿真结果与电机实测数据基本相符，说明该分析方法对于直流无刷力矩电机的设计优化以及电机的温度场分析具有一定的参考意义。关键词：永磁直流

2、无刷力矩电机温度场有限元内热交换中图分类号：TM33；TM351文献标识码：A文章编号：1002—6886(2015)03—0043—04Analysisofthe3DtemperaturefieldofpermanentmagnetbrushlessDCtorquemotorSHIZhongzhenAbstract：InthispaperthetemperaturefieldofpermanentmagnetbrushlessDCtorquemotoriscalculatedusingfiniteele·mentanalysissoftware．Acc

3、ordingtothetheoryofheattransfer，thetorquemotortemperaturefieldcalculationmodelundertheconditionofcontinuousrotationblockageisbuilt．Theboundaryconditionsareobtainedaccordingtotheinternalheatex—changeofthetorquemotor，andthenfiniteelementsimulatingcalculationiscarriedoutofthemodelto

4、examinethemodelsimplificationandheatingofeachpartofthemotor．Thesimulationresultsandthelawsofthemotortemperatureareinsat—isfactoryagreement．TheanalysismethodhascertainreferencesignificanceforthedesignoptimizationofbrushlessDCtorquemotorandanalysisofitstemperaturefield．Keywords：per

5、manentmagnetbrushlessDCtorquemotor；temperaturefield；finiteelement；heatexchange电机温度场分布云图仿真结果符合电机的温升规0引言律，说明所建立的理论分析模型和分析方法是可取永磁力矩电机是一种低转速、大转矩的电动机，的，为电机的设计优化及更好地解决其发热问题提具有精度高、结构简单、体积小、布置灵活、免维护等供参考依据。特点，在国防与航天、天文观测、机器人、船舶等领域1永磁直流力矩电机模型的建立有广泛的应用。由于力矩电机常工作在低速状态下，冷却方式多数采用自然冷却，散热条件较差，使分

6、析模型是运用UGNX依据工程图纸建立的得电机局部温升问题较为突出，影响电机的寿命。三维实体模型。为了得到较好的网格，将零件上一因而温升计算已成为永磁力矩电机设计当中关注的些对温度场分析影响不大的细节特征省去，同时又一项重要内容，只有对其进行温升计算分析，保证电由于本文主要目的在于确定理论分析模型和温度场机各部件温升在要求的范围内，电机才能安全运行，计算方法，对于那些不是主要热源以及对整体温度寿命才能相应提高。场影响不大的部件也进行了适当简化，实体模型如本文针对永磁直流无刷力矩电机结构特点，建图l所示。立了三维温度场有限元模型，运用Ansys分析软件为了分

7、析计算方便，给出了电机的一些基本假对永磁无刷直流力矩电机进行了分析计算，得到了设如下：·43·∞O∞∞卯0∞∞O∞卯O∞鲫O∞鲫OD设esertR、研esea究rch、&分Ana析lyslsIl2OlS．~第⋯3期’从表3中的数据可以看出，在计算非稳态的振1)采用频域处理方法计算振动有效值存在必动信号情况下，采用时域滤波方法精度提高的效果然缺陷，尤其分析非稳态振动信号效果不好。虽然不如稳态信号下明显，但是依然可以有效提高2)无论是分析稳态振动信号还是非稳态振动计算结果的精度。信号，采用时域滤波方法可以有效的提高时域计算2o8=_==iiiiiiiiiii

8、—·___—_———]方法的精度。3)时域滤波方法在分析稳态信号时，效果更为广—