基于CFD的高速电机冷却结构设计与温度场分析

电机发热严重会加速绝缘材料老化，影响永磁体性能，冷却结构的合理设计可以提高电机散热能力，保证电机安全稳定运行。以一台40 kW、40 000 r/min高速永磁电机为例，设计了机壳螺旋型、轴向直槽型、径向Z字型、翅片式螺旋型4种水道。基于计算流体力学(CFD)理论从流动稳定性、压差、散热效果等多方面对4种水冷结构进行对比分析，揭示出最优冷却水道结构。设计了一种集成水冷和空冷混合冷却方式，通过对电机进行合理的简化和假设建立3D仿真模型，采用有限体积元法对电机进行热仿真分析，证实该冷却方式的有效性，为高速电机冷却结构设计提供一定参考。     

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。     

一台30kW开关磁阻电机的多目标优化研究

为了提高电机的综合性能，本文以一台12/8型30kW开关磁阻电机的平均静态电磁转矩、电磁转矩平滑系数及电机效率为优化目标，通过一种基于正交试验矩阵分析的方法对电机进行了多目标优化，该方法结合有限元分析研究了电机结构参数中的定子齿宽、转子极宽、定子轭厚、转子轭厚对优化目标的影响程度，最后得到了电机结构参数在不同水平值下对电机性能影响程度的权重矩阵，并通过权重矩阵得到了电机的最优参数水平组合。系统仿真表明，相比于优化前的电机性能，优化后的电机性能有了明显提升。     

虚拟仿真技术在工业机器人电机装配中的应用研究

电机是一种结构复杂，零件数量多，装配工艺要求高的机械装置，电机的装配工艺精度直接影响电机的运用效果。本文设计了一种基于虚拟仿真技术的工业机器人电机装配系统，该系统以工业机器人为核心，采用虚拟仿真技术对工业机器人进行操作，对电机进行装配。将工业机器人引入到电机装配作业后，能够轻松完成复杂的装配任务，并且提高装配精度，有效降低人力资源成本。经过运用实例验证，本文所研究的基于虚拟仿真技术的工业机器人电机装配系统，对电机装配质量的提升具有十分积极的作用，大幅度提高了电机的制造合格率，保证了电机的运用效果，适宜进行大规模推广应用。     

中型高压电动机暂态温度场分析及短时过载运行研究

针对中型高压感应电动机暂态温升难以准确计算的问题，以一台紧凑型中型高压感应电动机为例，采用电机内各物理场间强耦合与弱耦合相结合的多物理场三维动态耦合分析方法，对其暂态温升进行计算。根据电机内定、转子区域流-固耦合的特点，建立电机温度场与流体场的三维强耦合分析模型。利用电机动态数学模型、磁网络模型、集肤效应模型及流体网络模型对电机损耗、转速及入口流量等进行计算，并作为耦合边界条件实现与流-固耦合模型的瞬态弱耦合求解。模拟了电机起动过程中温度的变化过程，验证了研究方法的正确性。对短时工况不同负载条件下电机的温升进行计算，获取负载条件对电机温升的影响规律，为电机的短时过载运行提供依据。研究内容为中型高压电动机暂态温升的计算及保障电机多工况的安全运行提供了参考。     

直线电机推力波动补偿技术

以高精度直线电机为研究对象，提出一种直线电机推力波动补偿的方法。通过解析法分析，归纳了直线电机磁阻力的一般规律，合理设置补偿器参数，进而为抑制直线电机的推力波动提供了理论依据。最后以一台6槽8极电机为例，进行了有限元分析与试验验证，结果均表明补偿器对磁阻力补偿效果达到60%以上。     

多自由度超声电机的研究进展

超声电机是一种以逆压电效应为驱动原理的新型特种电机，具有结构简单、响应快速、定位精度好、可直接驱动等诸多优点。多自由度超声电机是一种重要的类型和研究热点，可实现空间中的多维运动和驱动输出，在微摄像机镜头、机器人关节、生物医学等领域具有显著的应用优势。本文从两类结构形式的定子进行分类，对国内外多自由度超声电机的研究进展进行总结和归纳，重点概述两类不同多自由度超声电机的结构优化、输出特性和应用方面等相关研究成果，为其进一步研究提供参考。     

钕铁硼永磁同步电动机优化设计

利用ＳＵＭＴ法结合改进的Ｈｏｏｋｅ－Ｊｅｅｖｅｓ法对钕铁硼永磁同步电动机进行优化设计，并以４ｋＷ、４极钕铁硼永磁同步电动机为例，对其进行优化设计．在满足电机各项性能指标的前提下，得到电机的最佳配合尺寸，降低了电机磁钢用量，从而降低了电机的生产成本，获得了明显经济效益．由优化结果及对优化方法的评估，说明本文采用的优化方法是一种适合于ＮｄＦｅＢ永磁同步电动机的、切实可行的电机优化方法．运用此法进行优化设计，能较快地得到电机最优化方案．     

油冷式扁线电机油路结构优化设计及温度场计算

油冷式扁线电机由于其高功率密度和高转矩密度的特点，被广泛应用于新能源汽车中，成为当今研究的热点。然而其复杂的油路结构可能会使冷却油分配不平衡，致使电机出现局部温度过高问题，严重时会影响整车的安全运行。为研究分析油路结构对于电机温度的影响，以一台额定功率为225 kW的油冷式扁线电机为研究对象，首先根据电机主要参数建立电机的有限元模型，计算分析电机损耗。然后建立电机三维温度场计算模型，求解温度场仿真边界条件，并对电机进行流体场及温度场仿真，基于仿真结果分析油路结构对电机温度场的影响。最后使用田口法优化电机油路结构，使电机内冷却油分配达到平衡，从而解决电机局部温度过高问题，对油冷式扁线电机的油路结构设计具有指导意义。     

基于超声波电机模型的鞭毛电机运行机理与特性研究

鞭毛电机(BFM)是微观世界里的一种分子旋转电机，其利用H^ 的电化学势能转化为机械能推动转子旋转。由于鞭毛电机体积大、易操作，因而可作为研究分子旋转电机的理想模型，对认识生物能量转化及细胞运动机制有重要的意义。该文介绍了鞭毛电机的结构组成，阐述了其运行机理。基于超声波电机的模型，详细分析了力矩产生机制，即H^ 的跨膜运动带动定子在超声波频域内的振动，通过定子和转子之间的摩擦作用和弹性形变产生转矩，将振动能转化为机械能。利用工程振动学，对鞭毛电机定子的振动特性作了分析，计算出离子通道的振动频率，并对振子的振动方程作了解析。通过对宏观的超声波电机的研究，得出了鞭毛电机的转速一转矩关系的数学模型，并对其进行仿真得到了机械特性曲线，仿真结果与目前实验测得的数据相吻合。并基于仿真结果，利用旋转动力学，对输入功率、输出功率进行计算，得出了机械效率，结果表明鞭毛电机是一种效率较高的微电机。     

高速电机风摩损耗计算及温升分析

损耗的计算对于电机设计及性能提升具有重要意义，而风摩损耗对高速电机的设计计算尤为重要，高速电机不同于中低速电机，其风摩损耗不能仅通过经验公式计算。为此，本文以一台新型高速双凸极开关磁阻电机为实验样机，根据高速开关磁阻电机的结构特点及通风特性，以流体力学计算为基础建立了风摩损耗流体场物理模型，利用Fluent软件对模型进行有限元仿真计算得到风摩损耗数值，接着分析了摩擦系数及转速对风摩损耗的影响。通过ANSYS对电机建立三维有限元模型，将电机主要部件的损耗值换算为热密度添加到电机模型中，并对其进行热流耦合分析，考虑到电机具有水冷及轴向通风两种冷却方式，仿真对比分析了冷却流体流速对电机冷却效果的影响，结果表明：轴向通风的冷却效果比水道冷却好得多，转子最高温度可降低100℃左右。     

基于电子元器件的电动机温度自动控制

基于嵌入式元器件的自动控制是当今时代的一项重要的高效技术。本文论述在电机中实现温度传感器对电机的温度进行监测，并通过控制各部件提供自动安全机制，保证电机的安全性和使用寿命。LM35温度传感器与单片机PIC16F877A接口，传感器输入经过处理，受安全电机温度限制的控制，为风扇的冷却系统提供基于PWM的自动速度控制，以及电机的速度，以确保电机的安全和更好的能源效率。在Proteus中对系统进行仿真，并进行验证。     

转子极弧对永磁双凸极电机性能的影响

介绍了一种新型12／8永磁双凸极电机的结构和工作原理，利用ANSYS软件中的二维电磁场建立电机本体模型，并进行有限元仿真计算，分析转子极弧变化对磁链、电感、反电势以及转矩等静态特性的影响，为电机设计和控制奠定基础。     

电励磁双凸极电机的机械特性研究

理论分析了电励磁双凸极电机与输出转矩的关系，以一台18kW电机为例，在不同运行条件下进行实验。通过对实验结果进行分析，揭示了电机在不同运行条件下的机械特性。     

港口岸吊主升直流电动机的国产化研制

国内港口拥有大量的岸吊，但岸吊主升电机全部为国外制造，如美国GE、日本YASKAWA公司。进口电机价格昂贵，仅一台日本YASKAWA公司制造的GBDR-K主升电机价格高达10万美元，而且国外配件价格高，采购周期长，售后服务无法保证。为了满足广大港口客户的要求，我公司对港口岸吊主升电机进行了国产化研制，并成功为深圳盐田国际（YICT）、香港中远一国际货柜码头有限公司（COSCO-HIT）各研制一台主升电机，形成了系列化产品。该系列电机具有转矩大、过载能力强等特点，同时采用多种国际先进技术，可靠性强，性能价格比高。     

纵扭型压电超声电机的设计及有限元分析

介绍了纵扭复合型压电超声电机的工作原理，分析了定子驱动表面质点的运动轨迹，并对电机的一种结构进行了详细的有限元分析，最后对电机进行了扫频实验，电机的机械性能实验表明电机的最大扭矩达0.25Nm。     

外转子开关磁阻电动机有限元分析

提出了外转子开关磁阻电动机的一种设计方案，并通过有限元方法对其进行分析计算，绘制了该电机的磁场分布图和磁化曲线簇。为该电机进一步分析、改良提供了重要的依据。     

超声波电机定子的有限元模态分析

运用有限元的方法，利用ANSYS软件对超声波电机的定子进行分析。得到定子的各阶模态情况，结果表明用有限元方法对超声波电机定子的动力分析是一种有效方法，也为进一步研究电机机体的优化，动力匹配和响应奠定了基础。     

考虑逆变器谐波影响的轨道交通用直线感应电机多层次多目标优化方法

由于轨道交通用直线感应电机固有的大气隙、端部效应和逆变器谐波等影响，该类电机难以获得较高的效率和功率因数。为克服相关问题，该文提出一种考虑逆变器谐波影响的多层次多目标优化方法。首先，基于传统的基波等效电路，建立考虑逆变器影响的直线感应电机谐波解析模型，进而得到优化目标函数的解析表达式；随后，通过对电机参数敏感性进行分析，明确了七个主要的参数，并将其作为后续的优化变量；然后，为减少优化时间和提高优化效果，该文对皮尔逊系数和方差进行了深入研究，找出了影响电机性能的主要和次要变量，从而将单层优化转化为多层优化；最后，大量仿真和实验结果表明，基于该文优化方法得到的直线感应电机可以提升效率和功率因数约5.0%和12.7%。     

飞轮储能用外转子永磁同步电机的设计与分析

本文设计一台额定功率180kW，转速20000r/min的飞轮储能用高速永磁电机。通过选取合适电机材料以应用于飞轮储能超高速的工作环境，并利用等效磁路法对电机进行电磁计算得到各个部件尺寸参数。利用Maxwell软件搭建仿真模型并进行瞬态场分析验证了电机设计合理性，同时求解电机损耗分布。建立基于Work-bench的电机三维有限元模型，并进行稳态热分析，从而得出电机整体温度分布场，验证电机运行可靠性。