牵引电机整机气动噪声特性的数值模拟研究

一般牵引电机噪声由冷却风扇噪声、电磁振动噪声和机械噪声组成,其中冷却风扇引起的气动噪声是重要构成部分。建立牵引电机整机计算流体动力学（CFD）计算模型,利用DES-SST湍流模型计算牵引电机内流场,通过回转面、子午面上流线和旋涡强度分布发现风扇流道内流动分离现象十分显著,风扇进风口及叶尖处存在高强度的旋涡运动。建立牵引电机整机气动噪声有限元计算模型,以非定常流场计算结果为声源预测牵引电机辐射噪声。计算结果表明,噪声监测点上仿真计算值与试验值的总声压级最小相差0.1 dB(A),多点平均声压级相差1.8 dB(A),计算结果较准确。牵引电机气动噪声由离散噪声和宽频噪声组成,其中离散噪声的最高峰值来自于冷却风扇的偶极子噪声,且风扇叶片不等间距排列导致叶片通过频率的基频由369 Hz偏移至221 Hz。同时该频率下噪声的辐射指向性呈现典型的偶极子特征,并主要从牵引电机进出风口向外传播。试验结果可为牵引电机降噪优化工作提供参考。     

大功率异步风力发电机冷却结构分析与研究

随着风电技术的发展,单机容量不断的增大,冷却结构设计、噪声性能、成本等成为电机设计中的关键环节。目前国内外对大功率异步风力发电机通风冷却结构与噪声关联性研究较少。本文以一款异步风力发电机为例,采用CFD仿真分析方法对不同结构冷却器及定、转子通风道流体场及温度场进行模拟计算和分析。研究结果表明：“M”型换热器具有降低电机内部风阻,提升内风量的效果,在满足绕组温升要求下,具有一定成本优势;同时发电机定、转子通风道错开,在一定程度上可降低电机气动噪声。通过以上分析总结,希望对异步风力发电机的冷却结构设计提供一些参考。     

自扇冷式牵引电机风扇性能优化

以某自扇冷式牵引电机为例,采用计算流体力学的方法分析了通风系统的风阻、风量、流速、风扇机械损耗以及气动噪声,并进行了试验验证。结果表明,提高风扇内气流的均匀性和稳定性,减少风扇涡流,可以明显改善风扇性能、降低风扇损耗,明显降低电机气动噪声,显著提高电机效率,提高电机的性能。采用的计算分析方法和所得结论对风扇性能改进具有一定的参考意义。     

基于多物理场的超高速永磁电机冷却系统设计及分析

为了解决超高速永磁电机转子散热困难的问题，提出一种有效提高转子散热能力的散热结构。首先，采用计算流体动力学(CFD)仿真方法计算一台15 kW、15 000 r/min水冷高速永磁电机的温升，将计算值与试验测得的数值进行对比，证明了CFD仿真方法的有效性。其次，通过孤立翼型法针对一台10 kW、100 000 r/min表贴式超高速永磁电机设计了同轴轴流风扇，采用流体场与温度场耦合的方法仿真分析了风扇叶片数量和叶片安装角对电机温升的影响，从而得到风扇叶片的最优参数，抑制转子温升的同时降低风扇的风摩损耗。最后，通过仿真分析对比自扇冷却与强迫风冷的冷却效果，结果显示风量相当的情况下自扇冷却的永磁体温升相对于强迫风冷降低了13.8 K左右。经过应力场分析，风扇符合安全运行要求。     

地铁牵引电机气动噪声仿真关键因素研究

地铁牵引电机气动噪声仿真关键因素研究     

叶片结构参数对电机外冷却风扇性能的影响及改进设计

采用计算流体动力学的方法对YX3小型电机外冷却系统进行了数值计算。分析了冷却风扇的叶片数、叶片外径和叶片宽度对电机风扇通风性能的影响,并从降低风扇输入功率的角度对风扇进行改进设计和样机试验验证。结果表明,装有改进风扇的电机机械损耗下降了39.1%,温升基本不变,电机效率提高了0.6%。     

基于流固耦合的高速永磁电机冷却结构分析与改进

为研究高速永磁电机的温度分布状态和冷却系统效率,以一台全封闭式15k W、30000r/min高速非晶合金永磁电机为例,分析电机内冷却介质的流动状态和电机温升分布,并通过对比一台结构相似的10k W、2250r/min样机的温升计算结果和实验结果,验证算法的准确性和可靠性。针对全封闭式永磁牵引电机转子发热严重的特点,建立了一套由转子径向风孔隔板作为风扇驱动、自循环轴向-径向混合通风冷却系统,通过流固耦合仿真验证了冷却系统的高效性和可靠性。计算结果表明,通过应用该冷却系统可以有效地降低转子位置的温升,对全封闭式高速永磁电机冷却结构设计具有一定的参考意义。     

不等距叶轮的永磁电机噪声测试及特性分析

为降低电机气动噪声,针对轨道车辆风冷型永磁同步牵引电机开展噪声测试,对比分析等距叶轮和不等距叶轮的电机总噪声水平与频谱特性。研究结果表明:2000r/min以上永磁电机的气动噪声起决定作用,1600r/min以下是电磁噪声占主导;等距叶轮噪声频谱主要由1倍和2倍叶片通过频率、48阶、56阶、104阶和开关频率及倍频附近的调制成分构成;不等距叶轮方案具有频散降噪效果,在1倍和2倍叶片通过频率周围衍生出新的间隔为2倍转频的新激励频率。通过不等距叶轮的测试及对比分析,可为永磁电机的噪声性能提升提供指导。     

地铁水冷电机温度场优化研究

在设计初期对电机进行合理有效的热设计至关重要。基于一款地铁用水冷全封闭永磁同步牵引电机项目,对电机冷却结构进行设计和优化,并采用数值计算方法对电机水道三维流场结构和电机内部温度分布进行分析。结果表明水道设计合理,温升满足电机散热需求。现展现了电机热设计基本流程,为后续同类型电机设计提供参考。     

采用轴流风扇的电机车主电机的低噪声化

1前言根据车辆低噪声化的要求,对近期使用的VVVF控制电机车的传动噪声极待降低,伴随着主电机的高速运行,电机冷却风扇的旋转噪声就会相对增大。现用的径流式风扇安装在生电机的一侧,过排气和方向不能随旋转方向变化,而且风扇的尺寸大,高速运行时的磨擦风声也大。对此,本研究设法将风扇装在主电机两侧,使进排气根据旋转方向逆转,通过采用高效冷却的小型轴流风扇使噪声比老型机约降低10dB。表1列出新老主电机的性能比较。两机都是作为常规铁道通勤电机车的主电机用。2轴流风扇的选择作为主电机的降噪关键,主要在于降低高速运行下…     

下一代地铁车辆TQ250永磁同步牵引电机研制

介绍了下一代地铁车辆用TQ-250永磁同步牵引电机的研制情况。主要从总体技术要求、设计难点、关键技术、样机试验等方面进行了论述。根据下一代地铁车辆永磁同步牵引电机的技术特点及主要技术参数指标要求,通过对等效定额设计、电磁设计、轻量化设计及冷却结构设计等关键技术攻关,研制了1台永磁同步牵引电机,并进行了试验。样机试验结果分析表明,该电机满足下一代地铁车辆指标要求,验证了所设计的可行性。     

牵引电机气动噪声仿真与试验验证

高转速下,牵引电机气动噪声对电机整体噪声水平有重要影响。在电机设计阶段,缺乏有效手段预测电机的气动噪声水平,本文通过数值仿真方法对比分析了某型牵引电机在3种不同转速下的气动噪声大小,同时采用试验方法进行验证,最后得到满足对标要求的仿真计算路线,作为后期进行气动噪声预测的计算手段。     

车用永磁同步电机的电磁噪声特性

电动汽车牵引用永磁同步电机要求具有低速大转矩和高速恒功率的运行能力,低速大转矩运行工作点的大电流和高速弱磁导致的磁场畸变可能会导致作用于电机结构的电磁力幅值增大,容易引发较大的电磁振动噪声,从而影响电动汽车的NVH性能。本文基于Ansys多物理场有限元分析平台,研究一台20k W车用永磁同步电机的电磁噪声特性。分别建立电机的电磁场有限元模型和定子结构的3D模态有限元模型,通过仿真得出作用于电机定子齿部的电磁激振力和电机结构的低阶径向模态频率;从电磁力和电机结构两方面分析可能引发较大电磁噪声的主要来源。通过对电机定子结构的振动响应有限元仿真,得到电机定子结构的振动响应频谱;最后通过声场的有限元仿真分析车用永磁同步电机的电磁噪声特性。     

一种轴向风冷结构对高速永磁电机转子温升的抑制研究

在变频器驱动方式下,高速永磁电机具有较大的转子涡流损耗,由于其转子的散热能力较差,易使永磁体温升较高,而发生不可逆失磁现象。采用机壳水冷结构可以有效地带走电机定子侧的热量,但是对于高速永磁电机的转子部位,水冷结构的冷却效果有限。以一台15 kW、30 000 r/min的高速永磁电机为例,设计了一种风、水混合冷却结构,基于流固耦合的计算方法分析了水速、风向以及不同风道截面积对电机永磁体部位温升的影响,并得出了相对的最优值。与仅采用水冷结构相比,增加该风冷结构可使永磁体温升降低了18.1 K,该结构可对大功率高速永磁电机的冷却系统设计提供一定的参考。     

风机用单相无刷直流电动机设计

针对风机驱动电机设计的要求,讨论了风机用单相无刷直流电动机的转子结构和电枢冲片的设计,确定了设计方案;利用电磁场仿真分析软件MagNet,对设计方案进行了磁场、反电势、空载转速和负载转速的仿真分析;最后通过试验验证设计结果的合理性和有效性.     

高压电动机用高效低噪声离心风扇

针对Y2-HV450-410kV紧凑型高压三相异步电动机风扇的结构,设计出高效率低噪声离心外风扇。通过试验验证该风扇对提高电动机效率和降低电动机噪声所起的作用。     

基于场路耦合的永磁电机高频径向电磁力波分析

振动和噪声的大小是衡量家用变频空调压缩机品质的指标之一。针对家用变频空调压缩机出现的高频噪声问题,以一台6极9槽家用空调压缩机用永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于场路耦合法,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术及其控制策略所引入的谐波电流成分与高频声振响应特性进行研究。首先通过解析法分析了永磁电机高频噪声源的产生机理。其次从原理上阐述了电流谐波对径向电磁力波的阶次特征与频率特性的影响。然后建立了永磁电机的场路耦合模型,详细分析了不同负载工况下高频径向电磁力波频率与开关频率的关系。最后采用声振特性试验进行了验证,结果表明：场路耦合模型可以考虑电机本体、控制策略以及开关频率等非线性因素引起的高频电流谐波影响,并得出了高频径向电磁力波频率与载波频率的关系式,为永磁电机的高频噪声预测以及减振降噪提供了参考。