感应电机运行时的定子温度场分析与计算

根据中小型电机的结构特点,给出了定子绕组等效导热系数的计算方法,计算了气隙和散热翅的对流换热系数,并以一台小型感应电机为例,建立了定子二维温度场的泛函方程,采用有限元法计算了空载和额定负载运行时电机的温度场.通过把数值计算的结果与实测值进行比较,验证了所采用计算模型及方法的合理性,为准确计算中小型感应电机定子温度场提供了帮助,得出一些有益的结论.     

新能源汽车扁铜线绕组电机槽内绝缘等效导热系数分析与计算

新能源汽车永磁驱动电机(PMDM)功率密度的不断提升对电机散热性能提出了更高的要求,定子绕组绝缘系统的传热特性是控制电机热点温度的主要瓶颈。针对定子齿槽、扁铜线绕组和绝缘材料的尺寸偏差及渍漆填充率对车用扁铜线绕组永磁驱动电机定子槽内绝缘系统传热性能的影响,提出了定子槽内绝缘系统等效导热系数的计算方法,并据此开展了尺寸偏差和工艺参数的参数敏感性分析。采用电磁场、温度场与流体场的耦合分析方法,利用槽内绝缘等效导热系数,研究了绕组损耗分布差异时具有不同导热能力绝缘材料的扁铜线绕组电机不同工况下的温度分布。完成两台110 kW样机的制造及测试。仿真与实验结果的对比分析验证了提出的定子槽内绝缘系统等效导热系数计算方法的准确性。     

小型电机绕组导热系数的研究

小型电机的温升问题中电机定子槽部绕组导热系数的确定是一个难点,通过分析电机定子槽的内部结构,运用传热学的有关知识建立了定子槽部绕组的导热模型,推导出了电机定子槽部绕组导热系数的计算方法。最后通过仿真与实验的对比,验证了这种模型及系数计算方法的适用性。     

基于ThermNet直线电机的温度场研究

针对直线电机的温升问题,根据传热学的基本理论,建立了特种直线电机的定子槽部导热模型,确定了定子槽部导热系数以及电机定子表面的散热系数。以此为基础,用有限元分析软件Therm Net建立了电机瞬态温度场仿真模型,对直线电机的进行长时及周期工作制下温度场计算,经过仿真计算结果与实验数据分析对比,得出了该特种直线电机运行时的温度场情况,验证了直线电机温度场仿真模型和计算方法的合理性,为此类特种直线电机的设计、制造及应用提供了有效帮助。     

石墨烯复合绝缘结构的轮毂电机定子散热能力研究

轮毂电机的效率和稳定性对新能源汽车的品质起着决定性的作用.轮毂电机工作空间紧凑,温升直接决定着轮毂电机的工作效率及寿命,因此研究轮毂电机的散热能力至关重要.以75 kW外转子轮毂电机为例,建立了电机三维物理模型,对该轮毂电机额定工况下的损耗和发热量进行了计算,并计算出轮毂电机各部分的导热系数及换热系数.对比了3种环氧树脂复合材料的导热性能以及电气绝缘性能,最终选定了氧化铝@石墨烯/环氧树脂复合材料作为本文研究电机的绝缘结构材料.对比分析了绝缘结构分别采用普通绝缘材料以及石墨烯复合绝缘材料的定子温度分布,通过对定子铁心关键位置特征点温度分布的提取,揭示了两种材料条件下轮毂电机各特征点沿轴向温度分布规律,研究表明:石墨烯复合材料能够显著增强轮毂电机定子散热能力.     

电机槽漏抗的有限元分析

定子绕组槽漏抗是电机的一个重要电磁参数，在一些大型电机设计中，准确计算电机的槽漏抗是必要的，实测表明，传统的设计公式得到的槽漏抗值偏小，本文通过磁场分析来计算电机的槽漏抗，能计及电机磁路及导体的实际布置，求出两维磁场分布，进而得到合理的漏抗值。Sereen-Mesh软件被应用于磁场分析中，运用有限元网络自适应技术，使新的槽漏抗计算方法在精度和经济性上都能满足工程实用的需要。     

双定子永磁电机内外定子绕组相轴相对位置确定方法

确定内外定子绕组相轴相对位置是双定子永磁电机设计安装过程中必须解决的问题.本文推导了永磁电机定子绕组相轴位置与电机设计参数关系的解析表达式,并分别以整数槽、分数槽绕组电机为例,将解析表达式求解结果与槽导体电势星形图分析结果进行对比;采用有限元方法分别计算了内外定子均为分数槽和内定子为整数槽外定子为分数槽两种情况下的双定子永磁电机电磁特性;最后测试了内外定子均为分数槽样机绕组的相电动势波形.研究结果表明:解析表达式分析结果与槽导体电势星形图分析结果完全一致,有限元分析结果与实验结果吻合很好,验证了理论分析的正确性.本文所得解析表达式能准确计算永磁电机定子绕组相轴位置,适用于三相60°相带分数槽双层分布式、集中式绕组电机及整数槽绕组电机.     

大型干式潜水电机定子电场分布特性对绝缘的影响

在干式潜水电机(800 kW/10 kV)的基础上建立定子槽部和绕组模型,通过有限元分析方法计算电场在槽部和绕组表面分布情况,进而分析定子绝缘性能,重点探讨了定子槽部绝缘层中气隙存在时的电场分布和定子绕组绝缘层中电场的分布情况,通过对仿真结果的分析为干式潜水电机定子绝缘优化设计提供理论依据。     

屏蔽电机定子温度场的数值计算与分析

以一台15kW屏蔽电机为例，根据其结构特点建立了定子绕组散下线时新的温度场计算模型，给出了屏蔽夹层通水时的屏蔽套表面散热系数。在此基础上建立了电机槽部和端部模型，进而确定了温度场计算的二维和三维计算模型。通过把温度场数值计算的结果与实测数据相对比，验证了所建模型的合理性，为小型屏蔽电机的温度场计算提供帮助。通过对屏蔽电机二维和三维的温度场计算，研究了温度在轴向、周向分布规律，为该类电机的优化设计提供了参考。     

大型汽轮发电机定子线棒高频分布参数的测量

为研究局部放电信号等高频信号在电机定子绕组中的传播特性，需要确定电机定子线棒的高频分布参数。该文提出了基于多导体传输线(MTL)理论的大型电机定子线棒高频分布参数的测量方法。给出了三种不同条件下的大型汽轮发电机定子线棒分布参数的测量结果，分别是：用铝薄纸裹住单根定子线棒的情况；把单根定子线棒放在电机槽里的情况：双根定子线棒放在电机槽里的情况。测试结果较好地解释了陡前沿脉冲信号在电机定子绕组槽部线棒中是以两种速度沿线棒传播的现象。     

永磁电机温度场的改进有限公式迭代算法

非晶合金材料由于其高导磁、低损耗的特点,在电机的研究、开发中受到了广泛和密切的关注。由于非晶合金电机常常运行在变频控制下且工作频率往往较高,电机内谐波含量大、发热严重。考虑到电机损耗、材料导热性能、散热面对流传热性能受温度分布的影响,将温度场计算程序与一套双重循环迭代系统相嵌套,计算7k W盘式非晶合金永磁电机的三维温度分布。通过系统内循环确保电机腔内空气温度的准确选取;通过外循环计及温度分布对损耗、导热系数以及对流传热系数的影响。从有限公式迭代算法的基本原理出发,通过对温度场数学模型的改进,简化循环中对导热系数修正的计算过程,降低每步迭代的计算量。通过对比迭代算法算得的温升分布和电机温升实验结果,验证了模型的合理性和计算结果的准确性,为盘式非晶合金永磁电机的温度分析计算提供了一种较为精确、快捷的参考方法。     

利用冷却介质优化设计的卧式电机

提出一种采用浸泡式蒸发冷却的电机结构优化方法。包括以下步骤:以相同电压等级和容量的风冷式电机为比照基准,将定子主绝缘层厚度相应地减少近一半,并将定子电流密度相应地增大;在上述定子主绝缘层厚度和定子电流密度的基础上,根据各参数不同取值的组合计算结果,获得各部件结构的最小形状数据;所述各参数包括气隙磁通密度、定子绕组的匝数、定子和转子的内径和外径以及定子槽和转子槽的高度和宽度。本优化设计充分发挥了浸泡式蒸发冷却技术的优势,在相同电压等级和容量下,电机及各主要部件外形尺寸大大减小,降低了制造成本。     

每槽导体数为奇数时的双迭绕组绕组系数计算及谐波分析

分析了三相电机中每槽导体数为奇数双层迭绕组时，绕组系数及谐波磁势的计算方法。通过实例说明，合理搭配线圈匝数，可以提高绕组系数并大大削弱谐波磁势。     

电机槽漏抗的有限元分析

定子绕组槽漏抗是电机的一个重要电磁参数。在一些大型电机设计中,准确计算电机的槽漏抗是必要的。实测表明,传统的设计公式得到的槽漏抗值偏小。本文通过磁场分析来计算电机的槽漏抗,能计及电机磁路及导体的实际布置,求出两维磁场分布,进而得到合理的漏抗值。 Sereen-Mesh软件被应用于磁场分析中,运用有限元网格自适应技术,使新的槽漏抗计算方法在精度和经济性上都能满足工程实用的需要。     

永磁往复发式发电机的温度场计算

研究了1.1kW永磁往复发电机稳态运行时电机内部的发热机理和温度场分布情况。基于有限元法计算了电机稳态运行时电机内的发热源和各部位表面散热系数,计算出定子与线圈的温升分布,找出电机内的最高发热部位,并将计算值与实验值进行比较,验证了求解的正确性。     

每槽导体数为奇数时的双迭绕组绕组系数计算及谐波分析

分析了三相电机中每槽导体数为奇数双层迭绕组时，绕组系数及谐波磁势的计算方法。通过实例说明，合理搭配线圈匝数，可以提高绕组系数并大大削弱谐波磁势     

大型高压干式潜水电机定子三维温度场有限元分析

本文根据传热学理论,建立了大型潜水电机定子三维温度场的数学模型,给出了潜水电机导热系数及散热系数的计算方法.应用有限元法对潜水电机定子三维温度场进行分析计算,并将结果与实际测量值进行比较,验证了所述方法的正确性和实用性.最后,对潜水电机采用不同绝缘等级时电机定子温度场进行了数字模拟研究,得出了一些十分有益的结论,对潜水...     

屏蔽电机定子温度场的数值计算与分析

以一台15kW屏蔽电机为例,根据其结构特点建立了定子绕组散下线时新的温度场计算模型,给出了屏蔽夹层通水时的屏蔽套表面散热系数。在此基础上建立了电机槽部和端部模型,进而确定了温度场计算的二维和三维计算模型。通过把温度场数值计算的结果与实测数据相对比,验证了所建模型的合理性,为小型屏蔽电机的温度场计算提供帮助。通过对屏蔽电机二维和三维的温度场计算,研究了温度在轴向、周向分布规律,为该类电机的优化设计提供了参考。     

无刷双馈电机全域多工况温度场的分析与计算

为研究无刷双馈电机(BDFM)的温度分布规律,分析了定转子间的热耦合、定子铁心与机壳间安装间隙的处理方法,考虑了导热系数随温度的变化以及散热系数随风速的变化,进而提出了定转子全域温度场计算模型。用有限元法计算了BDFM二维稳态和暂态温度场,揭示了不同结构和运行工况下BDFM的温度分布规律。结果表明,最高温度出现在接线盒附近的定子控制绕组;在控制绕组电流频率一定的情况下,增加散热翅高度、提高散热翅风速、减小负载转矩、降低控制绕组电压,可降低温升;采用控制绕组恒压频比控制策略,BDFM在双馈亚同步运行时的温升高于在双馈超同步运行时的温升,而在单馈异步运行和双馈同步运行时,温升明显降低。相似结构感应电机的温度实测数据验证了计算模型的正确性。     

非晶合金铁心叠片导热系数测试与电机热分析

为了研究定子铁心采用非晶合金材料对永磁电机温度分布的影响,首先基于无限大平板层法对两种叠压系数非晶合金铁心试样轴向叠片的导热系数进行测试;然后利用电磁场软件对两台定子铁心分别采用非晶合金材料和硅钢片材料、其余结构尺寸完全相同的1.6 k W永磁同步电机的损耗进行计算,在此基础上对两台电机的三维温度场进行仿真分析,并对比分析了硅钢片电机和非晶合金电机的温度分布规律;最后对这两台电机进行了温升试验,并将试验数据与计算结果进行对比,验证了分析、计算的有效性。