高速油冷永磁电机散热设计及分析

高速高功率密度油冷永磁电机，随着电机单位体积输出功率及损耗的增加与电机壳体表面积的减小，电机单位体积的发热量大，导致整机温升高，所以精准确定电机的各种损耗分布及数值，选取适合的冷却方式，并合理布局电机散热结构，对高速高功率永磁电机的设计尤为重要。本文从电机最大工作点的损耗计算入手，分析电机发热特点，优选电机的散热方式并按散热方式设计电机的冷却结构，对电机进行热仿真分析。以一台5 kW、13000 r/min航空油泵电机设计为例，对样机进行了散热结构设计及热场分析。试验数据表明，电机的各种损耗分布、数值计算及热场分析准确。     

高速永磁电机的损耗计算与温度场分析

高速电机由于转速高和绕组电流频率高,单位体积定子的铁耗和铜耗、转子的高频涡流损耗和表面空气摩擦损耗,与具有常速的普通电机相比皆有较大的增加。同时,由于功率密度的增加和总体散热面积的减小,有效的散热和冷却方式是高速电机设计中的一个重要问题。本文基于磁场有限元和3D流体场分析,对高速永磁电机的基本电气损耗、高频附加损耗和转子空气摩擦损耗进行了分析,并以一台额定转速为60 000r/min的高速永磁电机为例,进行了高速电机损耗的计算及测试方法研究;基于流固耦合分析对高速永磁电机的温升进行了计算,通过对一台高速永磁电机温升计算值与实验结果的比较,验证了高速永磁电机温升计算方法的有效性。     

管道检测机器人用永磁同步电动机设计

介绍了一种高功率密度永磁同步电动机的设计及仿真,产品用于管道检测机器人驱动系统中。电动机采用了合理磁路设计及仿真实现电机低齿槽转矩运行;一体化结构设计确保管道检测的体积要求;同时采用合理散热设计,确保电机在超高温环境下的可靠运行。     

应用CFD流固耦合热分析车用高功率密度电机的水冷系统

针对高功率密度电机功率大、体积小的特点,通过综合选择水冷系统平衡电机的热量,保证高功率密度电机的散热。利用计算流体动力学(CFD)和热场比较轴向型、周向型、螺旋型3种水冷方式,从流速、冷却效果、水泵功率、温度分布及工艺等多方面综合比较并选择最优水路结构——螺旋型水路,并应用此水路作为高功率密度电机的机壳内部水冷方式。传统电机的电流密度为5.0 A/mm2,通过采用螺旋型水冷系统、优化电机磁路结构和对材料的特殊设计,同样的温升可使电流密度增至10.0 A/mm2。这样在电机体积和重量基本不变的情况下可使电机的功率提高1倍,达到设计高功率密度电机的目标。最后,通过红外热成像仪的温度测试验证螺旋型水路应用CFD流固耦合温度场分布的一致性。     

永磁力矩电动机流体场分析与温升计算

利用流热耦合场对力矩电动机的温升进行了研究。着重研究机座表面散热系数对水冷电机通水和不通水状态温升的影响,通过循环迭代法获得不通水状态电机机座表面散热系数。通过试验验证,该方法获得的散热系数较接近电机实际散热能力。文章研究了不同冷却水温对该电机散热情况的影响,为该类电机设计时初始水温的选取和电机散热条件的改善提供参考。     

机械臂关节用无刷直流电动机热场计算与实验

机械臂关节用电机的性能对整个机械臂系统的稳定性具有重要影响,为了节省体积,电机设计时都选取较高的电磁负荷,从而导致了电机温升问题,且在外太空条件下尤为明显,因此,热分析对于电机设计参数的正确选取就显得尤为重要.以设计的某型机械臂用无刷直流电动机为例,应用有限元法分析了电动机内部的热场分布情况,给出了三维瞬态热场的计算模型、求解域内的基本假设及相应的边界条件,通过与实测温升结果的对比,验证了计算模型的正确性,为此类电动机的设计及热分析提供了参考依据.     

车用永磁同步电机不同冷却水道分析*

新能源汽车的永磁同步电机单位体积内损耗过大或冷却性能较差都可能造成温升过高,使得汽车的安全性及可靠性面临挑战,所以精准计算各项损耗并设计合理水道结构十分必要。针对额定功率为30 kW的永磁同步电机,利用流固耦合方法进行热仿真,分析螺旋形、轴向Z形、径向Z形及周向形四种水道的流速、压差、温升,探究电机冷却效果受不同冷却结构的影响及水泵功率的要求,为冷却结构的设计提供参考。     

基于热网络法的高功率密度异步电动机定子温升计算

为准确计算定子温升，对计算区域进行了合理的网格剖分，建立了异步电机定子的热网络数学模型，采用高斯-赛德尔迭代法对模型进行了求解。实验结果表明，采用热网络法计算电机定子温升具有较高的准确性。基于热网络法的高功率密度异步电动机定子温升计算实用、可靠。     

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。     

电动机温升估算的有关问题

电动机的温升取决于电机的发热与散热情况,为了准确估算出电动机运行时的温升,通过相关的理论分析并结合实例,阐述了电机热损耗与定子电流、散热条件以及与电机负载运行情况的关系。正确认识与估算出电动机的温升,对于电机设计、改造、检修与合理使用都有着十分重要的意义。     

聚酯的热分析与热分解动力学的研究

基于热分析动力学理论,在单一升温速率下采用差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)对两种PET(a-PET和b-PET)试样在空气中的热解过程进行研究.通过考察DSC曲线得到两种PET的玻璃化转变温度(Tg)、熔点(Tm)、结晶温度(Tc)和结晶度等,得到结果:a-PET和b-PET的玻璃化转变温度分别为80.70℃和93.81℃,熔点分别为261.41℃和260.31℃,结晶温度分别为128.28℃和229.59℃,结晶度分别为27.76%和31.17%.通过Freeman-Carroll方法计算不同试样各阶段热解反应的活化能、反应级数和指前因子.结果表明:PET有两个主要的热解阶段,第一阶段在340～445℃温度区间中,a-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为141.00kJ·mol-1和0.65、4.97E+9 min-1;b-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为167.128 kJ/mol、0.39和4.33E+11 min-1;第二阶段在515～561℃温度区间内,a-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为106.48 kJ/mol、0.66和2.2E+6 min-1;b-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为123.04kJ/mol,0.70和1.05E+7 min-1.     

热喷涂技术在火电行业的应用

综述了国内外热喷涂技术在火力发电设备防护与修复中的应用 ,介绍了在锅炉“四管”、风机、汽轮机、生产与输送煤粉设备、各种轴及室外钢结构件的表面防护、强化与修理方面采用热喷涂技术的优越性在于可提高设备服役寿命和运行可靠性 ,并可降低生产成本 ,为电厂带来可观的经济效益     

油纸绝缘热老化过程中热稳定剂对油的影响

为研究绝缘纸中热稳定剂在老化过程中对变压器油的影响,分别制备了含双氰胺、三聚氰胺、尿素以及未加任何试剂的绝缘纸试品,4种绝缘纸试品分别浸油后在130℃下进行了31d的油纸联合热老化试验,定期取样测量了绝缘纸的聚合度,绝缘油的酸值、油中溶解气体体积分数以及油的介质损耗。试验结果表明：添加双氰胺的绝缘纸抗老化效果最为明显,...     

330 MW火电机组热系统节能诊断

利用火电厂热力系统节能诊断理论,对陕西蒲电二期N330-17.75/540/540型机组的热力系统运行方式、热力参数等进行了节能潜力分析和定量计算.利用等效热降理论进行定量诊断计算得出总节能潜力达到3.2 g/kWh,可以显著地提高机组运行的经济性.     

火电厂热力设备化学清洗工艺

针对目前国内基建、运行机组热力水汽系统化学清洗的状况,简要论述热力水汽系统化学清洗的重要性和清洗工艺的选择,提出相关技术原则。     

330MW火电机组热系统节能诊断

利用火电厂热力系统节能诊断理论，对陕西蒲电二期N330-17．75／540／540型机组的热力系统运行方式、热力参数等进行了节能潜力分析和定量计算。利用等效热降理论进行定量诊断计算得出总节能潜力达到3．2g／kWh，可以显著地提高机组运行的经济性。     

适用于器件级到系统级热仿真的IGBT传热模型

提出一种基于器件到系统的等级与传热网络结构本身的多时间尺度特征建立绝缘栅双极型晶闸管(IGBT)传热模型的建模方法。基于热传导理论和经典Cauer传热RC网络结构,建立IGBT传热网络结构模型,查明单层与多层热网络结构的结温运行规律以及简化标准与方法。在此基础上,以器件到系统对IGBT传热模型的不同需求为主线,以器件封装结构各层时间常数的不同时间尺度为切入点,建立适用于器件级到系统级热仿真的IGBT传热模型。仿真与实验结果验证了模型的正确性与高效性。所建立的IGBT传热模型对于查明IGBT器件的传热网络结构特征与结温运行规律,实现电力电子器件到系统的独立与联合仿真具有一定的理论意义和应用价值。     

计及温度影响的SiC MOSFET芯片热网络建模

针对雪崩工况下碳化硅(SiC)金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)芯片温升大影响材料热参数变化,往往导致温度计算不准确的问题,提出计及材料热参数温度依赖性的芯片瞬态热网络模型.首先,分析SiC MOSFET芯片材料的温度依赖性,采用多项式拟合获取热参数随温度变化规律;其次,利用扫描电子显微镜获取SiC MOSFET芯片几何参数,建立芯片元胞模型并通过实验验证其准确性,获取雪崩过程电压电流波形;最后,考虑温度对材料热参数的影响,建立SiC MOSFET芯片瞬态热网络模型,揭示雪崩工况下芯片温度变化规律.结果表明,与不考虑温度影响模型相比,所建芯片瞬态热网络模型更能准确地反映雪崩全过程芯片温度变化,且芯片温度骤升主要体现在内部,外部影响少.     

火力发电厂动力设备保温的改进

火力发电厂动力设备的保温,对安全地经济地运行有重要作用。先进的保温不仅能降低由于辐射、传导和对流产生的热损失,降低声能的传播,并且能够缩短动力设备的启动时间,节约启动中的电力和蒸汽消耗。     

基于热网络法的高压开关设备热特性分析

引入热网络技术,建立了某型号瓷柱式高压断路器主回路的仿真模型。温升试验表明,实验结果与仿真结果之差的最大值误差为7.9%,该仿真方法的准确度在工程许可范围之内。基于此仿真模型,利用3种改善措施,观察其对断路器温升的影响程度。研究结果表明,应用热网络方法可以方便快捷地修改任意参数,了解其对电力设备热特性的影响,为产品设计提供参考。