混合定子铁心再制造电机三维温度场分析

针对混合定子铁心再制造电机的温度场计算问题,依据热传导及有限元理论方法,采用等效热网路法和有限元仿真法计算了再制造电机的三维温度场。分析了混合定子铁心磁密轴向分布情况,提出一种混合定子铁心铁耗的精确计算方法,计算得到混合定子不同材料段铁耗;建立了混合定子铁心再制造电机热网络模型,利用等效热网络法计算得到节点温度;计算了混合定子铁心轴向生热率,利用定子铁心按损耗分布加载的精确温度场仿真方法对再制造电机和原电机的温度场分布进行研究,得到了再制造电机的温度分布规律,并分析了原因。制造了混合定子铁心再制造电机样机并进行了温升实验,验证了计算结果的正确性。     

永磁同步电机多故障损耗分析与磁热耦合研究

为了研究车用永磁同步电机在多故障状态下,电机的定子与磁钢温度场的变化,利用Maxwell建立了电机有限元模型,以不同故障条件下各部分损耗作为温度场热源载荷,与ANSYS Workbench进行联合仿真。利用磁热耦合的方法计算模型,得出损耗变化曲线与定子、磁钢的温度分布图,总结了永磁同步电机多故障类型之间损耗与温升的关系,分析了多故障下永磁同步电机各部件温升的变化。对比电机在多故障条件下各部分温升,总结了多故障条件下电机的温升规律,对电机故障的预防与诊断有一定的参考价值。     

水冷感应电机不同运行状态下的稳态温度场分析

针对微型电动车用电机额定电流大导致的温升高问题,建立水冷感应电机三维稳态温度场有限元模型.计算了电机额定负载运行温升稳定时,定、转子的温度分布;计算不同负载运行时电机定子轭部及绕组温度变化.由分析结果可见,温升稳定后,转子导条温度最高,转子区域温升高于定子区域;随着电机运行转矩、转速的增加,电机各部分温升随之增大.搭建了电机温升实验平台,所得实验结果与数值计算结果对比,验证了所建模型的合理性.     

全封闭扇冷式电机三维全域稳态温度场计算

为研究全封闭扇冷式(totally enclosed fan-cool,TEFC)感应电机额定负载运行时的温度场,以一台55 k W异步电机为例,运用等效方法对电机实际结构进行简化处理,通过绝缘等效手段建立了实际绕组等效模型,进而建立了电机温度场仿真计算模型,基于导热学基本定律及稳态热传导方程,采用有限元法对其进行稳态温度场计算。计算过程中,通过采用电机内冷却介质等效导热系数的方法解决了转子旋转以及电机内空气流动的问题;得到了电机各结构件的温升分布特性;对定子铁心不同位置的温升情况进行了细致研究,分析了转子内部温升分布情况,并对单根绕组的温升以及绕组周向的温升差异进行了数值分析,对样机进行了实验测试,将计算结果与实验结果进行对比,验证了计算方法的准确性。     

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算

为研究10 kV紧凑型异步电机额定工况运行时,内、外双风扇作用下电机内的流体流动状况以及电机各部件的温度分布情况,采用流体场与温度场耦合的方法建立电机三维散热模型,并对内外风扇以及转子自力性扇叶周围空气建立旋转气域模型。将电磁场有限元仿真计算得到的绕组铜耗、定子铁心损耗、转子铝耗等作为热源,在计算流体力学理论分析的基础上,对电机温度场作出合理的基本假设并给出相应的边界条件,通过流热耦合仿真计算得到电机在双风扇随轴转动情况下电机内外流体场中流体流动及电机各部件温度的空间分布特征。仿真结果表明,电机温度最大值位于转子绕组中部,定子绕组温度最大值为113 ℃,满足F级绝缘要求;内风扇工作时可以有效降低定、转子温度。     

电动车用永磁同步电动机温度场仿真与实验分析

对电动车用5.5 k W永磁同步电动机样机进行研究,采用有限元法作为温度场分析的主要方法,分析计算电机损耗、导热和散热系数,建立电机模型并进行简化,对永磁同步电动机稳定运行时的温度场进行仿真计算与分析。搭建了永磁同步电动机温升实验台,进行电机温升实验,得到的实验数据与仿真计算数据接近,验证了仿真分析方法的科学性、合理性。     

新型冷却结构超高精度平面电机定子温度场分析

根据超高精度平面电机温升指标和运行特点,采用一种新型的双层直接水冷结构形成热绝缘,减少热量的扩散。根据计算流体力学理论,对试验样机的定子部件建立数学模型,运用ANSYS Workbench软件中FLUENT模块对平面电机定子流固耦合传热模型进行仿真计算,得到不同水冷结构和不同工况下冷却液的流场、定子部件的温度场分布。将耦合场计算结果与实测结果进行对比分析,确定定子部件局部热点、温度传感器的安放位置和不同工况下冷却液的流量。研究结果为平面电机的结构、驱动器和冷却系统的优化设计提供了理论依据。     

感应电机定子匝间短路故障温升特性研究

感应电机匝间短路故障的温升特性是故障的明显特征之一,针对该问题研究不同工况下匝间短路故障对电机温度场的影响,旨在从电机温度场分布与温升特性角度给出电机故障预警与诊断的方法。以一台笼型感应电机为例,经过合理等效建立电机三维瞬态温度场仿真模型,分别对空、轻、满载三种工况下的正常与故障电机进行温度场仿真计算。通过与各情况下的电机温升实验数据对比,验证了仿真结果的准确性。综合分析电机温升实验与温度场仿真结果,揭示了电机故障前后传热特性差异,并通过对比电机温升的时间特性与空间分布特性的变化情况,得到了与匝间短路故障相关的温度分布特征。针对故障后电机绕组温度的差异特性提出了相应的温度监测与诊断方法,为电机实际运行监测提供参考。     

异步电动机定子铁心3D等效热路模型研究

根据异步电动机定子铁心磁密分布不均匀的情况和铁心材料的导热特点,以一台7.5 k W强迫风冷异步电动机为例,基于3D热路法绘制了定子铁心的8热源等效热路模型,并利用Motor-CAD电机热路计算软件计算了定子铁心的温度分布。计算结果与采用有限元法相近,证明了该模型的合理性和可行性,对电机温度场的分析和研究具有一定的参考价值。     

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。     

干式涡旋真空泵用特种电机温度场仿真与实验

针对单相电源供电干式涡旋真空泵用特种电机温升过高经常烧毁的问题,对采用电子移相方式运行的新研发电机的温度场进行仿真计算和实验分析。以抽速为2 L/s的干式涡旋真空泵电机为例,利用有限元分析法建立其温度场计算的仿真模型,设置热源激励和散热边界条件,获得了新研发电机内部各个部件温度场分布特征;对研发的单相电源供电干式涡旋真空泵用特种电机进行温升实验,获得了从冷态起动到温升稳定过程中关键部件温度随时间变化特性曲线。温度场分析和实验结果表明,所研发电机温度分布合理,电机内最高温度点的温升尚有安全裕度,为新产品批量生产提供了科学依据。     

电机定子绕组端部建模方法对热流场仿真结果影响分析

电机温升是影响电机性能和运行可靠性的主要元素之一,温度校核已成为电机设计过程中的重要环节。目前大多采用电机三维温度场仿真方法,但是因电机端部绕组结构复杂,热流场耦合性强,对计算结果准确性影响较大。建立3种定子绕组端部建模简化方式,使用Fluent仿真软件平台对某感应电动机热流场进行了仿真计算及分析。结果表明,建模时可以将定子端部绕组简化为拉直向上弯折的二维结构,这种简化方式兼具建模时间短、仿真精度高等优点。所得结论对快速进行电机热流场仿真、缩短电机设计周期有一定的参考作用。     

基于PCB绕组的盘式永磁同步电机温度场分析与冷却方式研究

盘式无铁心电机通常体积比较小,功率密度高。定子绕组采用印制电路板结构(printed circuit board,PCB)的盘式无铁心永磁同步电机,其温升直接影响着PCB基材和永磁体的性能。文中以基于PCB绕组的盘式无铁心永磁同步电机为研究对象,根据传热学原理,建立电机三维温度场计算的数学模型。采用有限元法对电机进行了温度场仿真分析,研究电机的发热以及电机各部件的温度情况。通过与实验数据对比,验证了所建模型的合理性和计算结果的准确性。最后通过增大电机机壳与PCB定子的接触面积研究电机温度的变化,优化了电机温升,为基于PCB绕组的盘式电机冷却方式的研究提供了一些参考依据。     

车用油冷电机温度场分析

为研究车用油冷电机的温度场,以一台额定功率为50 k W的车用油冷电机为例,基于计算流体力学(CFD)方法建立了电机热仿真模型;通过有限元软件仿真得到了额定工况下的电机内部温度分布规律;搭建电机温升实验平台验证仿真结果的准确性并通过合理设置流体域导热系数方法修正热仿真模型,修正后的温度场仿真结果与实验结果相比误差较小。     

大功率永磁同步电机磁热耦合分析

本文以一台160kW永磁同步电机为研究对象,根据电机的结构参数在电磁仿真软件中建立了电机的有限元仿真模型,计算出电机在额定工况运行下的电磁场及铁耗和铜耗的分布情况。将三维模型导入到温度场仿真软件中并计算出各主要部分的体积,结合铁耗和铜耗的计算结果求出电机各主要部分的生热率,进而求出电机在额定工况下稳定运行后电机各部分的温度分布情况。在此基础上对电机进行温升实验,将两者结果进行对比,二者结果基本一致,证明磁热耦合仿真在分析电机内部温度场分布时准确性满足要求。     

感应电机定子温度场的数值计算

针对中小型感应电机结构复杂热模型难以建立的问题,以一台小型感应电机为例,采用有限元方法,建立了电机的二维温度场数值计算模型。给出了定子二维温度场计算的泛函以及相关热性能参数的计算方法;计算了不同负载运行时样机定子的稳态温度场。计算结果与实测值的比较,验证了所采用计算模型及方法的合理性。该电机温度场计算模型可以应用到其他同类电机定子温度场的计算与分析。在该温度场计算模型的基础上,分析比较了机壳散热翅高度的变化对电机定子温度场的影响,研究了气隙温度对定子温度场的影响。     

永磁交流伺服电动机温度场计算及冷却系统改进研究

永磁交流伺服电动机温升是影响电动机运行性能的一个重要因素。温度场计算可以准确地得到电机各部件的温升及其分布。建立了电机三维温度场的数学模型及有限元模型,得到电机整体的温度分布。在此基础上分析空气流动状态及机壳结构形式对电机冷却效果的影响规律,对电机冷却系统改进设计具有一定的指导意义。     

真空干泵用屏蔽电机温度场仿真分析与试验

针对真空干泵用屏蔽电机在额定运行过程中温升过高导致绝缘老化,影响机组运行安全的问题,对1台4.5 kW真空干泵用水冷式屏蔽电机的水冷结构进行了设计,并进行了温度场仿真分析和试验。利用机械软件建立了屏蔽电机三维模型,借助有限元分析软件建立屏蔽电机温度场计算的仿真模型,设置热源激励和边界条件,获得了电机内各部件的温度场分布规律,并分析了冷却水流量、水道宽度、水道数及冷却水温对电机温升的影响;搭建试验平台进行温升试验,获得了从冷态起动到温升稳定过程中各部位温度,绘制温度随时间变化特征曲线。温度场分析与试验结果表明该电机设计合理,为后续的真空泵用屏蔽电机温度场分析及冷却系统的选择提供了一定的参考依据。     

新型双定子无刷双馈风力发电机温度场计算与分析

针对现有风力发电机功率密度较小,运输成本高,容错性较差等问题,本文提出一种新型笼障转子耦合双定子无刷双馈风力发电机。该种电机内部谐波磁场丰富,损耗较大,导致其在运行时温升较高。然而温升对电机性能具有较大的影响,因此对其准确计算至关重要。本文介绍了该种电机的总体结构,建立传热三维物理模型和数学模型,给定相关基本假设和边界条件,采用有限元方法对温度场进行了仿真计算,得到了各部件温升的分布规律,并对比分析了不同的机壳材料、冷却介质以及流速等条件下双定子无刷双馈发电机温度分布情况。本文为后续该种发电机冷却系统的设计优化提供了依据。     

铜转子三相异步电动机温度场流场耦合分析

研发了一台应用在石油顶驱钻井设备的强迫风冷铜转子三相异步电机,首创了无机座设计、定子铁心轭部开通风孔、定子绕组端部环氧树脂密封、采用焊接铜条鼠笼转子等关键技术,满足了电机在频繁起停、过载、盐雾等工况下,对电机温升的苛刻要求。建立了温度场流场流固耦合模型,分析了电机额定负载工况下的各零件稳态温度分布以及瞬态温度随时间变化趋势。仿真计算和温升试验结果表明,沿电机的轴线方向,中后段位置温度较高,没有局部过热点。试验验证了建立的温度场流场耦合模型和仿真结果的合理性,温升满足电机H级要求。在耦合模型的基础上,分析了风道入口压力和定子铁心通风孔径变化对电机温升的影响,为改进电机冷却结构提供理论基础。