浏览全部资源
扫码关注微信
高速磁场调制式磁齿轮流场及温度场分析
Fluid Field and Temperature Field Analysis of High Speed Magnetic Field Modulated Gears
- 机械传动 2023年47卷第4期 页码：115-122
- 作者机构：
西安科技大学 理学院， 陕西 西安 710054
- 作者简介：
程文杰（1982— ），男，湖北天门人，博士，副教授；研究方向为高速永磁电机设计；cwj20070807@163.com。
- 基金信息：国家自然科学基金(11972282┫陕西省自然科学基础研究计划项目┣2022JM-194)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.04.017
中图分类号：纸质出版日期：2023-04-15，
收稿日期：2022-03-08，
修回日期：2022-05-20，
扫 描 看 全 文
程文杰,路慧泽,肖玲等.高速磁场调制式磁齿轮流场及温度场分析[J].机械传动,2023,47(04):115-122.
Cheng Wenjie,Lu Huize,Xiao Ling,et al.Fluid Field and Temperature Field Analysis of High Speed Magnetic Field Modulated Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(04):115-122.
程文杰,路慧泽,肖玲等.高速磁场调制式磁齿轮流场及温度场分析[J].机械传动,2023,47(04):115-122. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.04.017.
Cheng Wenjie,Lu Huize,Xiao Ling,et al.Fluid Field and Temperature Field Analysis of High Speed Magnetic Field Modulated Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(04):115-122. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.04.017.
摘要
高速磁场调制式磁齿轮工作时，永磁体和调磁块中会产生较大的涡流损耗和风摩擦损耗。为了研究高速磁齿轮小间隙内的流场和温度场，以一台内转子转速为16 500 r/min，外转子转速为-3 000 r/min的磁齿轮为研究对象，针对磁齿轮小间隙，考虑自然对流换热和强迫风冷换热两种情况，采用计算流体动力学（CFD）方法进行了流场及温度场计算。结果表明，仅仅依靠自然对流换热，永磁体会因温度过高而失磁；引入强迫风冷后，永磁体温度能控制在402.98 K（129.83 ℃）以内；并给出了轴向风速为15～30 m/s时沿轴向分布的对流换热系数曲线。研究结果为磁场调制式磁齿轮的热设计提供了参考依据。
Abstract
When a high speed magnetic field modulated gear is working
eddy current loss and wind friction loss will occur in permanent magnet and magnet block. In order to study the flow field and temperature field in small gaps of high speed magnetic gears
a magnetic gear with internal rotor speed of 16 500 r/min and external rotor speed of -3 000 r/min is taken as the research object. For the small gap of a magnetic gear
the flow field and temperature field calculation is carried out using computational fluid dynamics. It takes into account both natural convection and forced air cooling heat transfer. The results show that only by natural convection heat transfer
the permanent magnet will lose magnetism due to high temperature. When forced air cooling is introduced
the temperature of permanent magnet can be controlled within 402.98 K（129.83 ℃）. The convective heat transfer coefficient curve along the axial distribution is given when the axial wind speed is 15～30 m/s. The research results provide reference for thermal design of magnetic field modulated gears.
关键词
磁场调制式磁齿轮计算流体动力学流场温度场热设计
Keywords
Magnetic field modulated gearComputational fluid dynamicsFlow fieldTemperature fieldThermal design
references
付兴贺，王标，林明耀.磁力齿轮发展综述［J］.电工技术学报，2016，31（18）：1-12.
FU Xinghe，WANG Biao，LIN Mingyao.Overview and recent developments of magnetic gears［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2016，31（18）：1-12.
侯晨晨.具有阻尼绕组的磁性齿轮优化设计与分析［D］.兰州：兰州理工大学，2017：1-10.
HOU Chenchen.Optimization design and analysis of magnetic gear with damper windings［D］.Lanzhou：Lanzhou University of Technology，2017：1-10.
ATALLAH K，HOWE D.A novel high-performance magnetic gear ［J］.IEEE Transactions on Magnetics，2001，37（4）：2844-2846.
MATEEV V，MARINOVA I.Loss estimation of magnetic gears［J］.Electrical Engineering，2019，102（1）：387-399.
MO L，ZHANG T，LU Q.Thermal analysis of a flux-switching permanent-magnet double-rotor machine with a 3D thermal network model［J］.IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2019，29（2）：1-5.
HOWEY D A，CHILDS P R，HOLMES A S.Air-gap convection in rotating electrical machines［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2012，59（3）：1367-1375.
STATON D A，CAVAGNINO A.Convection heat transfer and flow calculations suitable for electric machines thermal models［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2008，55（10）：3509-3516.
杨帆，王志威，帅茂.基于自然冷却与强制风冷的永磁同步电机散热仿真试验［J］.内燃机与配件，2021（12）：86-88.
YANG Fan， WANG Zhiwei， SHUAI Mao. Simulation experiment on
heat dissipation of permanent magnet synchronous motor based on natural cooling and forced air cooling［J］.Internal Combustion Engine & Parts，2021（12）：86-88.
李维，程文杰，贾修建，等.高速永磁电机定转子小间隙三维流场计算［J］.电机与控制应用，2017，44（12）：94-99.
LI Wei，CHENG Wenjie，JIA Xiujian，et al.Calculation of 3D fluid fields in the stator-rotor narrow gap of the high speed permanent magnet motor［J］.Electric Machines and Control Application，2017，44（12）：94-99.
杨松，柳长江.基于fluent的大中型永磁电机端部流场和温度场计算［J］.船电技术，2009，29（10）：25-28.
YANG Song，LIU Changjiang.Fluid field and temperature field calculation of stator winding end in large and middle size permanent motor by fluent［J］.Marine Electric，2009，29（10）：25-28.
刘美钧，包广清，候晨晨，等.磁场调制型磁齿轮动态性能分析［J］.机械传动，2017，41（3）：21-26.
LIU Meijun，BAO Guangqing，HOU Chenchen，et al.Analysis of dynamic performance of magnetic field modulated gear［J］.Journal of Mechanical Transmission，2017，41（3）：21-26.
阎超，于剑，徐晶磊，等.CFD模拟方法的发展成就与展望［J］.力学进展，2011，41（5）：562-589.
YAN Chao，YU Jian，XU Jinglei，et al.On the achievements and prospects for the methods of computational fluid dynamics［J］.Advances in Mechanics，2011，41（5）：562-589.
佟文明，程雪斌，舒圣浪.高速永磁电机流体场与温度场的计算分析［J］.电工电能新技术，2016，35（5）：23-28.
TONG Wenming，CHENG Xuebin，SHU Shenglang.Calculation and analysis of fluid field and temperature field for high-speed permanent magnet motor［J］.Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy，2016，35（5）：23-28.
叶立，牟军杰，石艳，等.泰勒涡流流动及强化传热数值研究［J］.能源研究与信息，2020，36（3）：173-178.
YE Li，MOU Junjie，SHI Yan， et al.Simulation study on flow and enhanced heat transfer performance of Taylor vortex flow［J］.Energy Research and Information，2020，36（3）：173-178.
0
浏览量
10
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-5
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies