第38卷第3期青岛大学学报(工程技术版)Vol.38No.32023年9月JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY(E&T)Sep.2023文章编号:10069798(2023)03008107;DOI:10.13306/j.10069798.2023.03.012基于圆筒直线永磁电机磁-热耦合分析徐冲a,赵清海a,b,姜楠a,马开雨a(青岛大学a.机电工程学院;b.电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程研究中心,山东青岛266071)摘要:针对直线电机在设计和使用过程中温度过高导致电机损坏的问题,本文对永磁同步直线电机(permanentmagnetsynchronouslinearmotor,PMLSM)进行电磁热场有限元耦合分析。首先分析二维轴对称有限元稳态解的磁通密度分布和电机主要部分的损耗情况,将直线电机的定子铁芯、线圈绕组等部分损耗导入瞬态热力学分析中,最后利用有限元磁场结果进行三维有限元热分析,获得永磁直线电机的温度分布情况。仿真结果表明,在额定负载下,直线电机最高温度为79.75℃,温度最大值在线圈绕组,直线电机温度最低为51.25℃,满足设计需求。该研究对直线电机的设计和热分析具有一定的研究价值。关键词:直线电机;磁热耦合;瞬态热力学;损耗分析中图分类号:TM359.4文献标识码:A收稿日期:20220718;修回日期:20220921基金项目:国家自然科学基金资助项目(52175236)作者简介:徐冲(1999),男,硕士研究生,主要研究方向为直线电机多场耦合分析。通信作者:赵清海(1985),男,博士,副教授,硕士生导师,主要研究方向为轻量化车辆结构设计。Email:zqhbit@163.com直线电机由于具有体积小、推力大、结构简单、节约能源、功效高等特点[12],广泛应用于机床、半导体制造工具、无绳提升机及高速输送机等[3]高速直驱直线运动场合。在实际工作中,电机会产生绕组损耗及定子铁芯损耗等,从而引起直线电机温度升高[45],导致绝缘劣化、结构变形、PM不可逆退磁,甚至会完全失效[6],严重影响直线永磁电机的使用[78]。同时,电机的温升计算在电机设计过程中具有重要意义,直线电机温度问题越来越受到人们的关注。因此,电机磁-热耦合有限元分析[9]在电机设计中至关重要。HATZI-ATHANASSIOUV等人[1012]通过有限元法求解磁热耦合的热模块分析,磁场部分通过等效电路处理的研究;TAREKMTB等人[13]通过分析一款永磁辅助同步磁阻电机进行温度不均匀分布对电机不平衡磁力的影响,对电机的三维模型进行损耗计算,进行有限元温度仿真;GARGVK等人[14]对屏蔽式感应电机进行了电磁-热耦合有限元分析;HUANGXZ等人[15]提供了一种往复直线运动气隙的建模方法,将线性机器分为3种类型,并对每种类型提供...
