盘式永磁涡流驱动器的涡流软测量方法

针对永磁涡流驱动器导体盘在工作状态时无法直接测量涡流的问题,提出一种涡流软测量的方法。建立永磁涡流驱动器的解析计算二维模型,引入矢量磁位构建偏微分方程组,借助各层的边界条件,得到了导体铜盘涡流的解析解,从而得到导体铜盘上的涡流分布规律。采用该模型,永磁涡流驱动器在运行过程中所产生的涡流密度可以通过转差速度和气隙宽度的测量结果计算得到。之后应用涡流软测量模型,分析导体盘涡流密度大小随气隙宽度和转差速度变化的变化规律。所有计算得到的软测量结果都进行了基于有限元法的仿真验证。结果表明,涡流解析计算有较好的准确性,该软测量模型的结果平均误差约为2%,为永磁涡流驱动器运行过程中涡流的计算和产品优化设计提供了重要依据。     

轴向永磁涡流联轴器导体盘的结构分析

永磁涡流联轴器以其优良的性能被广泛应用,并得到快速发展。首先对永磁涡流联轴器的结构和工作原理进行了介绍,结合磁阻法和法拉第电磁感应定律对联轴器能够传递的转矩和静止时的吸引力进行了计算。运用Ansoft Maxwell软件,针对三种导体盘结构(环状铜盘、条状结构、开槽铜盘)进行了研究,通过对比分析,得到环状铜盘结构为性能较优的结构。最后对填充导磁体的开槽铜盘进行了分析讨论。该研究方法为轴向永磁涡流联轴器的设计尤其是铜盘结构的选定提供了参考。     

2种磁力耦合器性能的比较

介绍了永磁-铜盘式磁力耦合器和永磁-永磁盘式磁力耦合器的结构和工作原理；比较了在空载情况下，2种盘式磁力耦合器的性能。研究表明，永磁-永磁盘式磁力耦合器有较好的同步性；永磁-铜盘式磁力耦合器可实现较好的调速性能；主动盘在高速运转时，永磁-铜盘式磁力耦合器与永磁-永磁盘式磁力耦合器相比，主动盘与被动盘之间的工作距离较长。     

起重机用永磁电机等效热阻法瞬态温度场计算

对起重机用细长型外转子永磁同步电机瞬态温度场计算分析,由于细长型特殊结构,铜损耗约占总损耗的90%;同时定子绕组处于电机中心,散热能力差,温升计算成为永磁电机设计的关键环节。以采用S3工作制40%通电持续率对起重机用永磁电机进行温升考核,建立了起重机用永磁电机的瞬态等效热网络模型。重点分析了影响瞬态热网络准确计算温升的影响因素,提出了铜损耗热源时变加载方式。基于ANSYS有限元仿真和样机温升试验对比分析,验证了所建立的起重机用永磁电机瞬态等效热网络模型的正确性。     

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。     

基于耦合场的永磁电机损耗及温升分析

高密度永磁同步电机因其损耗及转子散热条件恶劣,会造成内部永磁体由于高温而产生高温退磁风险。本文利用电磁场与热场进行双向耦合仿真,分析永磁同步电机温升。在电磁仿真中进行永磁电机损耗计算,考虑定子电流谐波对电机损耗所产生的影响,以及考虑温度对电机材料属性的影响。将损耗输入温升计算模型,并不断进行电磁仿真的材料温度特性更新及损耗更新,从而得到更为准确的电机温升分布。并研究了利用流体流场因素对电机关键部位温升所产生的影响。通过样机进行温升实验,验证了仿真模型的准确性,为永磁同步电机的温升计算提供了依据。     

新型混合式高效永磁调速器温度场仿真与分析

提出一种新型混合式永磁调速器,具有轴向和径向磁路结构,可提高整机输出转矩密度。给出混合式永磁调速器物理结构和结构参数,建立混合式永磁调速器的温度场求解数学模型,完成传热特性和损耗分析。采用有限元法完成混合式永磁调速器温度场仿真分析,最高温度位于轴向铜盘,最高温度达到107℃。对比有无散热筋对混合式永磁调速器机壳的散热作用,发现有散热筋比无散热筋机壳温度降低25.4%。搭建混合式永磁调速器温度场测试实验平台,获得混合式永磁调速器不同部件的温度分布。与仿真值相比,实验数据数值基本一致。     

轴向磁通调速磁力耦合器漏磁系数分析计算与试验研究

针对有限元法求解漏磁系数不易把握、模型的建立和处理耗时等问题,应用区域划分法对磁力耦合器的漏磁导进行计算,进而克服了磁力耦合器漏磁系数难以估计所带来计算结果偏差大的问题。在分析了轴向磁通调速型永磁磁力耦合器结构的基础上,对磁力耦合器的主磁路径及漏磁路径进行划分;采用磁路法全面考虑了磁力耦合器内部三种不同漏磁路径;对磁力耦合器样机漏磁系数及电磁性能进行了计算;采用有限元方法进行了仿真分析,并设计制造了一台样机,最后搭建试验台进行了试验。仿真结果和试验结果都验证了解析计算方法的正确性和可行性,为后期该类产品的设计提供了参考。     

电动汽车驱动电机三维CFD热分析与温升测试研究

针对电动汽车驱动电机在整车极限工况下的温升问题,采用流-固共轭传热数值计算方法对永磁同步电机的散热性能进行了仿真计算,得到了不同工况下电机定转子的温度分布规律。利用滑环模块解决了转子温升测试的难题,将不同整车工况下电机的温升测试数据和计算流体动力学(CFD)仿真结果对比,验证了仿真计算模型及方法的准确性,为整车在各种行驶路况下准确获取电机内永磁体工作温度提供了理论支持。     

电动汽车用永磁同步电机温升计算不同方法对比分析

电动汽车精细化设计要求车用永磁同步驱动电机温升计算达到较高的准确性。以一款典型车用水冷永磁驱动电机为研究载体,介绍了简单热路法、热网络方法、数值仿真方法这三种常用方法在电机温升计算中的应用,并将三种方法计算结果与试验值进行对比,为电动汽车用永磁驱动电机温升计算方法的选择提供参考依据。研究发现简单热路法不满足车用永磁电机温升计算准确性要求,而热网络方法和数值仿真方法都具有较高的计算准确性。建议将热网络方法和数值仿真方法结合起来使用,采用数值仿真结果校验热网络模型参数,以热网络方法对电机温升进行快速评估。     

轴向磁通永磁电机混合冷却结构设计与分析

针对轴向磁通永磁电机损耗大和散热困难的问题,提出了风冷结构和混合冷却结构,其中混合冷却结构由端盖风冷结构和定子水冷结构组成。建立了电机的三维模型,采用流固耦合法对电机进行仿真分析,通过对比两种冷却结构的冷却效果,选择了混合冷却结构作为电机的冷却系统。通过仿真分析了流速对电机温升的影响,并根据仿真结果确定了混合冷却结构最佳的入口风速以及水速,证明了混合冷却结构的有效性,为轴向磁通永磁电机的冷却系统设计提供了一定的参考。     

电动闸阀直驱永磁电机的设计与温度场分析

针对驱动电动闸阀的电机提出的转速低、转矩密度大、工作时间短的要求,以及工作在高温高压特殊环境中的特点,采用短时工作制直驱永磁电机代替低速性能差、转矩小的感应电机,并对电机的基本结构进行了设计。较高的热负荷会使电机温升问题变得突出,因此建立了永磁电机三维瞬态温度场求解模型,通过计算出的电机定子绕组铜耗、定子铁心损耗、永磁体涡流损耗和表面散热系数,得到电机三维瞬态温度场仿真结果。     

计及轴向传热的中低压单芯电缆导体温升状态空间模型

电力电缆导体温度可为线路载流量及运行状态的评估提供依据。然而,在当前电缆温度计算中,导体的轴向温度分布通常被忽略,无法准确描述电缆运行的热动态过程。为此,基于热平衡原理,在状态空间内提出了计及轴向传热的中低压单芯电缆导体的温升模型。为克服模型参数难以确定的问题,提出了基于粒子群优化算法的电缆热路参数辨识方法。为验证模型精度,建立了电缆温升实验平台,在不同电流下对空气中敷设电缆进行了轴向温升实验。计算结果与实验结果的对比表明,当电缆存在轴向温度梯度时,所提状态空间模型结果精度高于IEC60287标准模型,能够满足中低压单芯电缆导体在不同电流条件下的轴向温升计算要求。     

大容量气体绝缘开关设备散热技术研究

为解决大容量开关设备温升问题,进行温升与散热技术研究具有重要意义。分析了开关设备的发热原因,并对内部导体进行了载流量计算,分别从热传导、热对流、热辐射三方面对开关设备进行散热设计,并给出多种散热方案,通过FLOEFD热分析计算软件计算出每种散热方案的散热效果,结合经济性、工艺性进行择优选择。将选出的散热方案应用于开关设备,顺利通过了温升试验,为开关设备结构优化和散热设计提供了理论支撑。     

车用永磁电机在不同工况下的温升分析

针对内置式永磁驱动电机功率密度高、工作环境差、体积和散热面积小而引起的绕组易烧损、磁钢易退磁等问题,分析了车用永磁驱动电机损耗随工况的变化规律以及损耗分布情况,并利用有限元计算软件,建立内置式永磁驱动电机的3-D流固耦合有限元模型,计算分析了电机在不同运行工况下的温升大小和分布情况。制造了实验样机,实验测试了样机在额定工况下的绕组和磁钢温升,并与仿真结果对比,验证了有限元仿真的准确性。     

计及永磁体涡流损耗分布特性的实时热计算方法

针对提高永磁电机温升计算准确性的问题,提出一种计及永磁体涡流损耗分布特性的实时热计算方法。依据温度对电机内各材料属性有所影响,且永磁体涡流损耗有其特有的分布特性的事实,提出并采用计及永磁体涡流损耗分布特性的实时热计算方法,以一台10 k W变频驱动永磁同步电动机为例进行实例计算,与普通未计及永磁体涡流损耗分布特性、没有使用实时热计算方法的温升计算方法对比,经在线温升测量,验证了计及永磁体涡流损耗分布特性的实时热计算方法能有效提高温升计算的准确性,可使计算结果与实验结果之间的误差缩小到0.5%之内。     

高压罐式断路器罐体的热特性分析

以罐式断路器简化的罐体模型为研究对象,运用理论分析、仿真计算与试验相结合的方法,初步探讨断路器的热特性分析。计算表明,导体电阻的热功率是断路器的主要热源,涡流损耗基本上可以被忽略;另一方面,热气体对流散热是断路器消热的主要途径。表面光滑导体的热辐射效果微弱,然而表面涂漆导体的热辐射效果不能被忽视。温升试验与仿真结果基本一致,表明了理论分析与仿真计算方法的正确性。     

盘式永磁耦合器转矩特性分析与有限元仿真

输出转矩是盘式永磁耦合器最为重要的设计指标,为详细分析盘式永磁耦合器的输出转矩特性,从涡流场分析理论和磁路等效理论入手,推导出盘式永磁耦合器输出转矩公式,分析永磁体厚度、气隙厚度和铜盘厚度等重要参数对输出转矩的影响。利用Ansys有限元软件,建立了盘式永磁耦合器的3D模型,进行了瞬态场有限元仿真分析,验证了结论的正确性,为盘式永磁耦合器的优化设计提供了理论依据。     

共箱封闭母线多物理场耦合分析

共箱封闭母线由于拥有较为复杂的发热与散热结构,故其温升的计算一直是研究与设计的重点。借助有限元法,通过建立有限元模型首先分析得到了双层导体共箱封闭母线在稳态中的工频电磁场及焦耳热分布。随后利用间接耦合法,将焦耳热作为热源带入到流场-热场耦合模型,计算得到了热场与流场,进而得出共箱封闭母线中导体与外壳的主要散热方式为辐射散热,为控制母线温升应加强母线的辐射散热能力。     

抑制永磁体局部温升最高点的不均匀轴向分段技术

针对永磁体局部温升过高易导致永磁体局部过热退磁的问题,提出一种抑制永磁体局部温升最高点的永磁体不均匀轴向分段技术。在考虑了永磁体涡流损耗分布特性的基础上,使用迭代热计算方法,研究了未分段情况下的永磁体温升分布情况,并通过在线温升测量验证了其计算的准确性。根据永磁体涡流损耗密度计算公式和温升计算结果,给出了永磁体不均匀轴向分段技术流程图,并使用该技术来抑制永磁体局部温升最高点,使永磁体的最高温度降低了12.63℃,温差降低了2.26 K,温升分布更加均匀、合理。