Metoda Elemenului Finit

METODA ELEMENULUI FINIT MOTOARE CU MAGENŢI PERMANENŢI DEPENDENŢA DE TEMPERATURĂ

Influenţa temperaturii asupra distribuţiei cîmpului magnetic în motoarele electrice cu magneţi permanenţi NICOLAE DAN, OVIDIU CRAIU* - BUCUREŞTI Field distribution in parmanent magnet motors taking into account termperature dependence In this paper an algorithm based on finite element method FEM, which takes into account the effect of magnetic saturation in the magnetic iron is used the obtain a delailed knowledges of the electromagnetic filed distribution for rareearth permanent magnet motors. The characteristics of the permanent magnet, and finally of motors are functions of temperature and thus using the same mesh discretisation, as in electromagnetic field calculus, temperature distribution in the motor is computed ehit FEM. Taking into account temperature dependence of the permanent magnet characteristics the electromagnetic fields distribution in motor are calculated.

Introducere Calculul cîmpului magnetic şi al performanţelor motoarelor electrice echipate cu magneţi permanenţi necesită considerarea efectului temperaturii, datorită variaţiei caracteristicilor magnetului permanent cu temperatura. În gama temperaturilor admise d clasele termice de izolaţie, inducţia remanentă Br şi cîmpul coercitiv H c , prezină variaţii reversibile cu temperatura. În aria schimbărilor reversibile ale acestor mărimi, variaţiile sunt paroximativ liniare şi se pot utiliza coeficienţii de variaţie cu temperatura care sunt cunoscuţi pentru materialele magnetice ca date de catalog. În lucrarea de faţă, utilizînd metoda elementului finit, MEF, se calculează distribuţia temperaturii în motor la funcţionarea în sarcină, iar apoi, luînd în considerare efectul creşterii temperaturii, este determinată distribuţia cîmpului magnetic în motor şi inducţia în întrefier. Calculul cîmpului magnetic se face, de asemenea, cu

MEF, luînd în considerare neliniaritatea materialului feromagnetic, folosind tehnica iterativă Newton-Raphson. Calculul cîmpului magnetic şi al cîmpului termic se face cu aceeaşi reţea de discretizare a domeniului de calcul – studii comparative arată ca utilizarea unei reţele de discretizare mai detaliată, pentru calculul termic, care să ţină cont şi de izolaţia crestăturii, duce practic la aceleaşi rezultate [1]. Sunt prezentate comparativ rezultatele, în cazurile în care efectul temperaturii este sau nu este considerat. 1. Algoritmul metodei După construirea reţelei de discretizare şi impunerea condiţiilor pe frontiere, avînd cunoscute sursele termice – pierderi în fier şi pierderi Joule în înfăşurări – se face calculul distribuţiei temperaturii în motor. Problema termică se studiază bidimensional (simetrie plan-paralelă), considerînd deci o distribuţie uniformă a temperaturii pe direcţia z. ecuaţia diferenţială ce guvernează regimul termic bidimensional, în regim staţionar este dată de: ….