基于计算流体力学的非晶合金轴向磁通永磁电机冷却系统设计

采用一种新型材料——非晶合金作为轴向磁通永磁(AFPM)电机的定子铁心。研制非晶合金和硅钢片两种材料的定子铁心,对其损耗特性进行对比,实验数据显示非晶合金替代常规硅钢片作为电机铁心,能够降低电机的铁耗,但是同时由于高频率的选择使得电机转子部分等损耗有所增加。为进一步提高非晶合金轴向磁通永磁电机冷却效率,优化电机设计保证电机的安全运行,对该类电机的冷却系统进行设计。研究四种冷却结构并建立相应的三维流体场数学模型和物理模型,基于计算流体力学(CFD)理论基础,通过有限体积法,在相同的计算条件、网格划分前提下,研究四种冷却结构的热特性和流动特性。优选出螺旋型结构并对其进行具体尺寸参数设计,最后对无隔水板和螺旋结构进行温升试验。试验结果表明,螺旋结构的绕组和转子冷却效率高出无隔水板结构33.1%和26.5%,为该类新型材料的永磁电机冷却结构设计及电磁方案优化提供了指导。     

电动汽车用电机冷却方案研究

为了改善环境,积极响应国家以及国际社会对碳排放要求,近年来电动汽车等清洁能源设备得到快速发展,已在电机工业板块占有一席之地.受到电动汽车结构与功能的限制,对汽车电机发热以及体积有很高的要求,应用数值传热与流场理论对汽车电机冷却方案进行设计与优化已成为产品研发新趋势.现将一台电动汽车用电机为研究对象,应用数值仿真方法,对...     

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。     

不同通风结构下高铁异步牵引电机温度场分析

为研究通风结构对高速列车异步牵引电机散热性能的影响,依据流体动力学和传热学的理论知识,建立600 kW高速列车异步牵引电机的三维流固耦合仿真模型,并采用有限体积法对该电机流体场和温度场进行数值计算与分析.通过实验验证了原始模型仿真结果的正确性后,修改定子通风孔孔径,并分析通风孔内风速对电机温升的影响规律,证实了缩小孔径...     

核主泵屏蔽电机温度场研究

核主泵屏蔽电机是核电站的重要组成部分,其安全稳定的运行对核岛一次回路系统来说非常重要。针对核主泵屏蔽电机内发热与冷却的复杂性以及核主泵屏蔽电机工作在高温高压条件下的特点,以一台5 500 kW核主泵屏蔽电机为例,根据流体力学及传热学理论,建立三维流体场与三维温度场耦合的求解域物理模型,采用有限体积法计算额定工况下电机的温度分布。通过计算揭示了核主泵屏蔽电机内温度的分布规律,并分析了其原因,可为核主泵屏蔽电机的冷却结构设计以及更大容量核主泵屏蔽电机温度场的准确计算提供理论依据。     

旋转电机冷却方法的最新标记系统

1 前言电机冷却方法是电机结构、性能的主要考核因素。如何将电机的冷却方法科学地表达出来是电机设计的主要基础之一。现行电机冷却方法的标记系统不但复杂、不易记忆,且易产生混淆和误解。为适应90年代科学技术的迅速发展,提高我国电机产品在国际市场的竞争能力,有必要根据国际电工委员会的 TC2/SC2H 分技术委员会,结合我国     

新型浸润式蒸发冷却电机定子三维温度场的研究

浸润式蒸发冷却优越于其它冷却方式，为电机定子的运行提供了安全、可靠、高效的绝缘及传热的整体大环境，其对应的温度分布状况值得深入研究。文中以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象，根据制造企业的工艺允许条件，提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构，对该结构中的气、液、固三相电绝缘体系的温度场分布等问题进行了系统的理论仿真计算与模型试验，基于仿真和试验两方面的结果，对这一结构给予了可行性分析，确定了其运行时的额定负荷，为以后同类型电机的设计提供理论依据。     

异步牵引电机冷却设计的分析与验证

以某异步牵引电机为例,介绍了电机冷却系统设计的过程和主要原则。分析了电机内冷却介质的流动特性并提出改善流量分配的措施;通过对比电机定子绕组温升的计算值与试验值,验证了计算方法;详细分析了海拔高度对空气性质和电机绕组温升的影响,并阐述了在冷却设计时考虑运行环境因素的重要性。介绍的设计思路和结论对异步牵引电机的冷却设计具有一定的参考价值。     

航空永磁电机风冷-热管复合冷却技术研究

针对无人机(UAV)用旋翼电机产热高但结构紧凑、散热困难的问题,设计一种新型风冷-热管复合冷却系统,介绍了冷却系统的设计思路并对其冷却性能展开研究.以一台无人机用外转子永磁电机为研究对象,采用仿真与实验结合的方法,首先评估电机风冷系统性能,建立电机三维全域流场仿真模型,分析不同转速下电机内部流场特征;然后以流场计算结果...     

地铁永磁牵引电机冷却风扇性能与气动噪声研究

根据自扇风冷型地铁永磁牵引电机对冷却效果和气动噪声抑制的平衡设计要求,对分别采用两款冷却风扇的某一地铁永磁牵引电机的冷却效果和气动噪声进行数值分析和试验研究。两款风扇的主要差别在风扇外径,风扇B的外径比风扇A小约23%。研究结果表明,与风扇A相比,风扇B在电机风道内引起的风量、静压和消耗功率分别降低29%、47.4%和53%。在电机额定运行工况下,流量降低使电机温升增加约9 K,其满足电机温升设计要求,而相应的气动噪声降低3.3 dB(A),具有良好的降噪效果。     

潜油电机整体三维温度场耦合计算与分析

为了研究井下工作的潜油电机各个部件温度分布情况,考虑潜油电机特殊的结构建立了包括电机定转子、扶正轴承、隔磁段、轴向范围内的气隙间润滑油、机壳以及机壳外流动原油在内的整体三维模型,依据数值传热学及流体力学相关理论,根据电磁计算求解得出YQY-143系列40kW电机的热源,采用有限体积方法利用耦合传热边界条件求解该电机的三维稳态温度场,得到电机整体的温度分布云图,并分别提取电机各部分最高温度。将计算结果与利用有限元方法所得计算结果进行对比分析,对比结果表明两种方法计算所得电机各部分温度相一致,证明计算方法及结果准确性。电机各部分最高温度值符合该系列电机绝缘等级的要求。     

高频非晶合金轴向磁通永磁电机温度场计算

高频非晶合金轴向磁通永磁电机永磁体涡流损耗分布不均,所以在电机温度场计算时不能简单地给永磁体赋一个平均生热率,需要根据永磁体不同位置的涡流损耗密度赋相应的生热率。本文将永磁体分成多块,利用有限元分别计算每块永磁体上的涡流损耗大小,给出了永磁体的不同位置涡流损耗分布规律。根据涡流损耗分布规律,改进了的永磁体分块原则,提高了电机温升计算效率。最后,利用有限体积法对考虑涡流损耗分布和未考虑涡流损耗分布两种情况下电机的温升分别进行了计算,结果显示,考虑涡流损耗分布计算出的电机温升结果更接近实测值。     

大功率高速永磁电机三维全域热-流场分析

大功率高速永磁电机采用空-水冷混合冷却系统,同时存在水流域和空气流域,常规的单流域数值计算简化模型很难精确计算电机温度场。本文以一台1.12MW、18000r/min的空-水冷高速永磁电机为例,建立三维全域流-固求解域模型,提出多层变尺度网格划分方法,实现对电机网格的精细化控制。采用有限体积法对流体场及温度场进行耦合计算,揭示了水流场与空气流场的流动特性以及电机内各个部件的温度场分布特性。将全域热流场计算结果与实验结果进行对比,验证了计算方法的准确性。基于全流域计算结果,拟合出对流换热系数与双螺旋水道轴向位置的关系式。为高速永磁电机冷却系统优化设计等相关研究奠定基础。     

循环泵屏蔽电机定子端部温升过高数值计算

为研究环流使屏蔽电机端部出现温升过高的异常现象,以一台5 000 k W的循环泵屏蔽电机为例,基于电磁场和温度场的基本理论,建立电机三维电磁场和温度场的数学模型,采用有限元方法,对电机端部磁密、温升大小及分布进行计算和分析,明确环流是产生电机端部磁密过高及温升异常的的直接原因。通过研究定子齿压板及锥形环有环流分布及切断环流分布两种方案下磁场及温度场的分布规律,改进了齿压板的连接结构,使局部最高温度由230℃降低至175℃,从而解决了温升过高的问题。本研究可以对大容量电机在生产实践中安全稳定地运行,减少和杜绝安全隐患提供参考价值。     

定子轴向通风孔对三相异步牵引电机温度场的影响

以一台大功率机车用异步牵引电机为例,根据传热理论,给出相应的求解域和数学模型。利用有限元法,计算了稳态运行的温度场,得到定子轴向通风孔不同孔距和孔径对电机温度场的影响,并对结果进行分析,得到一些有益的结论。     

蒸发冷却电机新冷却介质FF31L的实验研究

根据介质的热物理特性和公害性等性质初选了一种新冷却介质ＦＦ３１Ｌ。将初选的新介质ＦＦ３１Ｌ在自循环蒸发冷却实验模型上进行了实验，测取了不同负载下线棒沿长度上的温度分布，观察了自循环冷却情况。建立了介质传质特性研究的实验模型，进行了新介质传质特性的实验研究，得到了蒸汽品质和汽液二相流阻放大倍数的关系曲线以及蒸汽品质和汽液二相中汽占体积比之间的关系曲线。     

高速永磁电机流体场与温度场的计算分析

为了研究中小型高速永磁电机内部流体场与温度场分布规律,以一台15k W,30000r/min内置式高速永磁电机为例,基于计算流体力学和传热学理论建立了三维流体场与温度场的物理模型,应用有限体积法对流体场与温度场进行耦合计算,得到了电机内空气的流动特性与各部件的温度分布规律。针对高速电机运行时转子表面空气摩擦损耗大的问题,基于所建立的3D流体场模型,分析了转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗的影响。研究结果表明,高速永磁电机端腔空气的流动性差,加之空气摩擦损耗的影响,导致转子温升较高,且转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗有着重要影响。     

高温超导电机转子冷却技术的研究

本文针对高温超导电机关键技术之一的转子冷却技术,从旋转管道流动和池沸腾的基本理论出发,对现有的集中式旋转热管、浸泡式冷却方式和三种新型的冷却方式即:分布式旋转热管、分层开放式蒸发冷却和旋转管道蒸发冷却,总结并建立了分别适用于这些转子冷却方式的沸腾换热模型;另外对于旋转管道蒸发冷却的流体动力学问题,参照静止两相流流动阻力的计算模型来分析这种冷却方式的流动阻力。在模型计算、载荷和漏热等边界条件基础上,采用ANSYS温度场静态计算模块对各种冷却方式进行了仿真,得到各种工况的温度分布。建立了一台能实现五种高温超导电机冷却方式的综合性实验平台,对五种冷却方式进行了详细的换热和流动的实验研究,从温升和分布均匀度而言,浸泡式冷却的效果最好,其他几种方式次之。同时对比实验数据与仿真结果,表明理论模型能较为准确地预测实验结果。     

1600kW多相整流异步发电机定子温度分布的研究

本文以一台高功率密度、高速整流异步发电机的定子为研究对象,根据制造企业的工艺允许条件,提出一种适合于浸润式蒸发冷却电机定子的新型绝缘结构,对该结构中的气、液、固三相绝缘体系的温度场分布等问题进行了系统的理论仿真计算与模型试验,基于仿真和试验两方面的结果,对这一结构给予了可行性分析,确定了其运行时的最高负荷,为以后同类型电机的设计提供理论依据.     

氟利昂蒸发冷却三相异步电动机转子结构设计

以某型离心制冷机用氟利昂蒸发冷却三相异步电动机转子为例,利用有限元法对设计方案进行空载仿真计算,得出的仿真结果用来指导该电机进一步的本体设计。