潜油电机设计方法研究及验证

潜油电机是一种立式工作的特殊三相异步电动机,其结构细长,定转子采用分段结构,每两段定转子之间分别装有隔磁段和扶正轴承.显然普通三相异步电机的设计方法难以适用于潜油电机.修正了潜油电机端部漏抗和隔磁段漏抗的计算方法,并采用流体力学的基本理论,推导出了转子与润滑油之间的油摩损耗的计算公式,计算了扶正轴承中的涡流损耗,改进了潜油电机的设计方法.设计制造了两台样机,一台装有隔磁段,另一台没有隔磁段,旨在考核分段处结构对电机电磁参数和性能指标的影响.实验结果验证了所改进设计方法的正确性,同时得到隔磁段对电磁参数和性能存在较大影响,设计时应充分考虑.     

隔磁段对潜油电机漏抗影响的实验验证

针对隔磁段漏抗对潜油电机性能参数的影响,在电机特殊结构的基础上,建立了隔磁段的三维有限元数学模型,通过求解其磁场储能得到隔磁段处漏磁对应的漏抗.设计制造了模拟实验样机,实例对比直接验证了计算方法的准确性和可行性,表明了隔磁段漏抗对电机各性能参数均有较大的影响,在今后潜油电机的设计中必须予以考虑.     

潜油电机端部漏抗的分析与计算

为准确计算潜油电机定、转子端部漏抗,基于三维有限元法,在充分考虑定转子隔磁段影响的前提下,提出了潜油电机定转子端部漏抗标么值的计算方法,并与传统异步电动机设计方法相比较。该计算方法物理模型简单,得到的潜油电机工作性能更符合实验数据,有效提高了设计准确度。     

潜油电动机隔磁段电磁-热-力耦合特性研究

针对潜油电动机分段处多物理场耦合的问题,通过研究其电磁-热-力耦合特性,确定隔磁段和扶正轴承的大小对电动机涡流损耗、温度分布及热传递的影响规律。建立隔磁段及扶正轴承材料的电磁-热-力耦合特性模型,研究不同金属或合金材料的导电特性、导热特性和力学特性耦合作用机理,探究受力约束条件下隔磁段和扶正轴承大小对电动机涡流损耗、温度分布及热传递的影响规律。采用实验对比的方式证明了计算方法和结果的准确性,为研究高性能潜油电动机奠定理论基础。     

大功率潜油电机的设计及模拟实验样机的制造

针对潜油电机的特殊结构,研究其定转子分段的特点对电机设计及性能的影响.通过求解三维磁场得出隔磁段所引起的漏抗,对转子冲片巧妙设计以起到斜槽的作用,在电机局部的设计计算上采用了辛普森算法和分层算法等方法,改进了潜油电机的设计方法并在此基础上设计制造了模拟实验样机,分析实验结果表明改进后的设计方法正确可行,对于提高此类电机的设计精度具有重要意义.     

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。     

潜油电机转子三维温度场分析与计算

5针对结构特殊的潜油电机工作时温度无法测量的问题,通过对其一个转子单元的部分铁心及半个扶正轴承建立三维有限元模型;利用流体力学及传热学原理,结合潜油电机特殊的油路冷却循环系统,计算了气隙中绝缘油与转子铁心表面和空心转轴中润滑油的对流换热系数;根据计算电磁场求解出的热源,结合相关系数,对其转子三维稳态温度场进行了求解,得到潜油电机转子和相关部件的温度分布.同时将本文与其他方法计算结果进行对比分析,证明计算模型和方法的准确性.     

双屏蔽电机定子端部漏抗计算及其影响分析

针对双屏蔽电机端部结构件复杂,端部漏抗难以计算的问题。采用三维有限元数值解法对双屏蔽电机端部漏抗进行计算,利用端部漏抗计算结果采用二维场路耦合有限元法对双屏蔽电机性能进行计算,并将计算结果与实测值进行对比。在此基础上,分析了解析法在计算端部漏抗时产生误差的原因以及解析法的计算误差对电机性能计算的影响。计算结果表明:利用数值法计算端部漏抗得到的电机性能与实测值更接近,与数值法相比,由解析法计算误差引起的起动电流倍数和起动转矩倍数相对误差可分别达到11.75%和20.48%。计算结果为双屏蔽电机设计及计算提供了更准确的参考依据。     

潜油电机内循环油路对潜油电机传热的影响

基于流体网络解耦方法研究了潜油电机内部循环油路对潜油电机传热的影响。根据潜油电机轴向流场的重复性,以气隙、转轴内腔和扶正轴承甩油孔处的流体流速和压力之间的关系作为边界条件,对潜油电机全域流体场进行分区解耦,对局部典型区域通过三维流场分析,得到不含循环油路、油路垂直和油路重合情况下的潜油电机内部各部件温度的分布情况以及电机内部流体的流动状态,并给出了循环油路对潜油电机温度场和电机内部流体的流动特性的影响。通过与样机的试验数据对比分析,验证了流体网络分区解耦方法的有效性。为研究特殊结构电机的全域流体场及其热效应提供了理论依据。     

潜油电机隔磁段涡流损耗的计算

为准确计算潜油茁机隔磁段处的涡流损耗,基于三维有限元法,充分考虑隔磁段的结构特点,建立了隔磁段涡流场的数学模型,提出用试探法确定模型边界,并对机壳进行建模。计算了隔磁段中的涡流损耗,并得到隔磁段尺寸与损耗的关系。对一台50kW的潜油电机进行了实例计算,与不考虑睁磁段损耗时的效率进行对比,算例验证了所建模型的正确性。     

六极永磁式潜油电机技术问题及CAD软件开发

结合永磁同步电机设计原理,对六极永磁式潜油电机重要技术问题进行了分析.根据潜油电机特殊的分段结构,分别对端部漏抗的计算和斜极方法进行了研究,提出永磁式潜油电机转子倒装的分段斜极式方法并开发了CAD软件.通过建立六极永磁式潜油电机有限元模型,对齿槽定位力矩进行分析,验证该方法对降低电机齿槽定位力矩起到了一定的作用.     

闭口槽充水式高压潜水电机的设计

针对充水式高压潜水电机的特殊结构,研究其定转子特殊闭口槽形对电磁性能影响,给出相应槽形对应槽比漏磁导计算公式;利用辛普森法改进了转子磁路计算公式;在对非矩形转子槽分块与分层处理的基础上,推导了电机起动时集肤效应作用下每层电流的数值计算公式,通过直接计算导条的损耗与漏磁场能量得出转子电阻增大系数和转子漏抗减小系数;同时采用插值法拟合出电磁计算曲线公式,以提高电机计算的准确度,供参考。     

远极比电机设计时应注意的问题

阐述远极比电机设计时定,转子谐波单位漏磁导,槽口,槽底节距漏抗系数,起动转矩,最大转矩,起动电流的计算方法。     

基于稀土永磁同步电动机起动特性研究转子磁路结构设计

稀土永磁同步电动机由于转子磁路结构不对称产生的凸极效应转矩和永磁体产生的发电机制动转矩,影响起动过程的性能,严重情况下致使无法牵入同步运行。本文基于稀土永磁同步电动机起动过程特性的理论分析,结合典型规格样机参数与性能的计算值和起动过程的电磁转矩的实测曲线,阐述d、q轴电抗对起动过程性能的影响,研究永磁同步电动机转子磁路结构设计。     

复合笼条转子异步电动机起动过程的仿真分析

根据交流电机统一理论，建立了不考虑漏磁饱和影响的复合笼条异步电动机的数学模型。基于MATLAB语言对一台复合笼条异步电动机起动性能进行了仿真计算，仿真计算结果与实际结构基本相吻合。同时，研究了转了电阻、漏感的变化对电机起动性能的影响，得出了一些有益的结论。     

考虑磁路饱和的永磁式同步电机计算

介绍一种考虑到磁路饱和的永磁同步电机转矩和电抗的计算方法。该方法利用有限元法对二维磁场进行数值解析，并给出包含正交磁化现象影响的d、q轴方程式。通过改变转子的位置计算水磁同步电动机的转矩和电抗，给出了转矩和电抗随转子位置变化规律的曲线。实验结果验证了其计算方法的正确性。