永磁同步平面電機水冷散熱系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著科技的不斷進步，高新技術制造業(yè)向著高速化、精密化和模塊化方向發(fā)展，對制造領域內加工設備的定位精度和速度提出了嚴格的要求。平面電機具有結構簡單、反應迅速、靈敏度高等特點，使其在平面二維定位裝置上廣泛應用。但是平面電機的發(fā)熱功率較高，熱流密度較大，為保障其正常運行和控制精度，就必須對電機進行散熱研究。傳統(tǒng)的散熱方式風冷，已經逐漸不能滿足這種高熱流密度的要求，而水冷散熱器因為其高對流換熱系數和高效率被廣泛地研究。基于此，本文針對一種動圈式

2、永磁同步平面電機設計并制作了一套水冷散熱系統(tǒng)。針對散熱系統(tǒng)的核心部件水冷散熱器進行研究，對于散熱器的設計和提高散熱器的性能具有重要意義，對于加強平面電機的溫度均勻性具有實際意義。
　　本文首先針對水冷散熱器進行研究，基于對傳統(tǒng)流道結構水冷散熱器性能的研究，即傳統(tǒng)串聯(lián)流道結構水冷散熱器散熱效率高而流道內壓力損失較大，對泵的要求較高，而傳統(tǒng)并聯(lián)水冷散熱器流道壓力損失較低，不過其散熱效率也較低且通道內水的流速不均勻。根據文獻的調研及科研

3、經驗，總結了如何提高散熱器性能的方法，因此為了提高散熱器的性能，增強散熱器的均溫性，本文在此基礎上提出了其他三種新型的流道結構的水冷散熱器，即串并聯(lián)流道結構、雙串聯(lián)流道結構和螺旋型流道結構。為了驗證各種散熱器的性能，通過運用仿真軟件ANSYS Workbench對不同流道結構散熱器進行CFD仿真分析。通過仿真可以得到散熱器溫度分布及散熱器內流場分布，據此分析比較各散熱器的性能，可以發(fā)現新型散熱器綜合性能比傳統(tǒng)散熱器要好，而均溫性最好的是

4、螺旋型流道結構散熱器。
　　最后，將綜合性能較好且均溫性最好的螺旋型流道結構散熱器應用在實際的平面電機上，首先仿真分析散熱器的在平面電機上的應用情況，然后設計并完成一套實驗測試平臺的搭建，研究螺旋型散熱器的散熱效率，實驗獲得了散熱器在不同進口流速下的流動特性與散熱性能，驗證了本文提出的水冷散熱系統(tǒng)的可行性。最終，對比分析了實驗結果與仿真分析結果，兩種結果保持了較好的吻合趨勢，即驗證了數值研究的合理性，又為水冷散熱器在平面電機的應用