动磁式作动器电-磁-热-流耦合数值模拟

摘要：

以二自由度动磁式作动器为研究对象,提出基于Maxwell与Icepak的电磁场、温度场、流体场耦合传递方法.将电磁场中的涡流损耗和铜耗映射到温度场,采用强制液冷对作动器进行散热设计,并与自然冷却的温升进行对比.分析冷却液流速对散热的影响规律,利用管内强制对流Dittus-Boelter关联式与数值模拟结果进行对比验证.结果表明,20℃环境下,自然对流散热和液冷强制对流散热的作动器的最高温度分别为137℃和22℃,液冷散热的温升仅为自然对流散热的20％,液冷散热热平衡时间缩短40％;对作动器温升实现有效抑制;冷却液最佳流速选择在1.6 m/s～1.8 m/s,在此范围内达到温升饱和区;冷却液在雷诺数5 000～11 000的湍流状态下,数值模拟结果与Dittus-Boelter关联式偏差控制在5％-10％,验证了数值模拟结果的正确性.

关键词：电磁作动器、数值模拟、电磁热、多物理场耦合、热设计

所属期刊栏目：49

分类号：TM351(电机)

资助基金：国家自然科学基金;青岛市应用基础研究计划项目

在线出版日期：2021-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：21-26,37