飞机模型带动力风洞实验高功率密度电机研制

针对飞机模型带动力风洞实验要求驱动电机功率大、尺寸小和转速高的特点，结合某型号飞机实验用16kW电机的研制，提出了根据电机功率密度要求，通过类比法获得长时工作制电机的发热时间常数，计算获得短时工作制条件下电机的初步额定功率，进行电磁及结构优化设计和发热校核，最后进行电机轴的强度和刚度校核设计，同时介绍了地面空载和负载实验方法。     

高功率密度永磁同步电动机散热设计及热场分析

高功率密度永磁同步电动机由于单位体积上所折合的输出功率大而具有广阔的应用前景.但单位体积上输出功率大的同时,发热量大,导致整机温升严重,合理的散热设计对高功率密度电动机至关重要.先计算电动机额定负载运行时的各种损耗值,分析电机温升特点,再合理地设计电机的冷却结构,最后对电机进行热场仿真分析.以一台21kW、11000 r/min航空油泵电机设计为例,对电机进行了散热结构设计及热场分析.试验数据表明,电机发热计算及热场分析准确,冷却结构设计合理.     

高功率密度电机三维温度场计算及导热优化研究

短时工作制高功率密度永磁电机具有工作电密高、电枢绕组发热大、温升高的特点。对电机的三维温度场计算尤其是绕组端部温升的准确计算成为高功率密度电机设计的重要部分。该文对高功率密度电机的损耗进行了准确计算,着重分析端部绕组的电阻和铜损耗。在电机的三维温度场计算模型中对端部绕组进行了分层等效,计算和实验结果表明分层等效模型能够提高绕组温升计算的准确性。为降低高功率密度电机中电枢绕组的温升水平,对电机端部绕组进行导热优化,减小了端部绕组的传热热阻,电枢绕组的最高温升从80℃降至69℃。最后通过样机实验验证了理论计算的正确性。     

风冷永磁驱动电机冷却设计及仿真分析

随着新能源汽车的快速发展,乘用车驱动电机趋向于高功率密度,这对电机的散热能力要求也越来越高.风冷永磁驱动电机由于其低成本在乘用车市场仍有广泛应用,但由于风冷本身冷却能力较差,风冷电机的冷却设计相对更为困难.以一台乘用车风冷永磁同步电机为研究对象,合理设计其冷却翅片结构,采用数值模拟方法对电机外流场及电机各部件的温度分布...     

电动汽车用高功率密度电机关键技术

首先介绍了高功率密度电机的运行特点,并结合电动汽车用笼型异步电机和永磁同步电机两种高功率密度电机,分别从电磁设计、机械工艺和冷却方式三方面进行了分析和设计。最后结合电机试验,对提出的改进措施进行了验证。文中提出的设计工艺可为电机设计者提供很好的参考价值。     

应用CFD流固耦合热分析车用高功率密度电机的水冷系统

针对高功率密度电机功率大、体积小的特点,通过综合选择水冷系统平衡电机的热量,保证高功率密度电机的散热。利用计算流体动力学(CFD)和热场比较轴向型、周向型、螺旋型3种水冷方式,从流速、冷却效果、水泵功率、温度分布及工艺等多方面综合比较并选择最优水路结构——螺旋型水路,并应用此水路作为高功率密度电机的机壳内部水冷方式。传统电机的电流密度为5.0 A/mm2,通过采用螺旋型水冷系统、优化电机磁路结构和对材料的特殊设计,同样的温升可使电流密度增至10.0 A/mm2。这样在电机体积和重量基本不变的情况下可使电机的功率提高1倍,达到设计高功率密度电机的目标。最后,通过红外热成像仪的温度测试验证螺旋型水路应用CFD流固耦合温度场分布的一致性。     

高功率密度无刷伺服电机多物理场综合设计

小体积高功率密度无刷伺服电机在武器装备系统领域的需求越来越大,介绍了一种高功率密度无刷伺服电机多物理场综合设计方法.分析了高功率密度无刷伺服电机的电磁、机械、热、损耗等多物理场设计,通过仿真确定电机技术方案,并加工生产,按国军标进行了一系列性能和环境试验,验证了设计方法合理有效,产品能够满足武器装备使用要求.     

高功率密度电机换相过程中磁场特性研究及优化

沈澳  孟小利 《电机与控制应用》2023,50(9):1-7

电动汽车驱动电机绕组端部喷淋冷却温度场分析

电动汽车驱动用永磁同步电机（PMSM）具有功率密度高、质量轻、体积小、内部机构紧凑等特点。因此,电机内部散热压力较大,若不能及时有效地散热,会产生严重的温升问题,限制电机功率。针对PMSM绕组端部发热严重的问题,采用喷淋冷却的方式,通过将冷却介质离散化,分析了不同喷嘴、不同流量和不同喷淋位置下的冷却效果和流体运动情况。选择合理的喷淋形式与喷淋流量后,将喷淋冷却与水冷电机绕组端部的温度场进行比较。分析结果证明了喷淋冷却的有效性,为后续的电动汽车驱动电机的喷淋冷却研究提供了一定的参考。     

VVVF变频器驱动高功率密度异步电机的电源谐波研究

为了探讨电源谐波对VVVF变频器驱动高功率密度异步电机运行性能的影响,采用异步电机的谐波等效电路法分析了谐波对电机损耗和转矩的影响,建立了变频器驱动高功率密度异步电机的系统模型,给出了不同电源下电机损耗和转矩的仿真结果及电机和变频电源最佳匹配的方法。仿真结果表明,电源谐波加剧电机发热,降低电机的带栽能力和功率密度。     

80kW风洞带动力试验用高速高功率密度永磁交流伺服电动机研制

针对某型号飞机模型带动力风洞试验的要求,该文设计了大功率、小尺寸、高转速及高稳速精度的80 kW永磁交流伺服电动机。通过合理的电磁、结构及循环油冷却设计,成功的解决了小尺寸大功率永磁交流伺服电机的设计及制造问题。试验结果表明,使用该方法设计的电机满足设计要求,具有较高的工程应用价值。     

兆瓦级风力机特性模拟器

针对传统的风力机特性模拟器只能对等功率风力机特性进行模拟的缺点,开发了一套新型的兆瓦级风力机模拟器实验平台。首先对实际风力机静态和动态转矩特性进行了分析,搭建了由变流器、异步电机和减速箱构成的风力机模拟实验平台,采用矢量控制方案分别对异步电机和发电机进行转矩和转速控制,使减速机输出的转速符合兆瓦级风力机实际运行的工况特性。在MATLAB/Simulink环境中,分别对风速变化和转速变化2种情况进行了仿真分析,结果表明该方案能准确模拟兆瓦级风力机的运行特性。     

低速大转矩永磁电机的转子散热问题

对一台低速大转矩永磁电机进行有限元温升计算,并在保证电机性能参数基本不变的情况下对电机进行改进设计,缩短了铁心长度,提高了转矩密度,节省了材料。但改进后电机的转子和永磁体温度过高,易使永磁体退磁。结合fluent流固耦合计算方法,首先理论分析影响对流换热强弱的因素,然后研究加装散热风刺的不同尺寸对永磁体散热效果的影响规律,以及开设转子轴向、径向通风道对永磁体散热效果和温升分布的影响。最后进行样机试验,与理论分析结果进行对比,验证了所提转子散热方法的有效性及计算的准确性。该方法对低速大扭矩永磁电机的设计有借鉴意义。     

基于新型全阶观测器的感应电机无速度传感器控制

随着我国海上风电的迅猛发展,感应电机作为一种主流电机已广泛用作海上风电中的发电机组.针对感应电机无速度传感器控制中转速估算误差大、过渡不平滑及反馈矩阵的计算量大等问题,设计了一种基于简化型反馈矩阵的新型全阶观测器方案.设计时先按照极点平移法推导出反馈矩阵中各元素的表达式,再从稳定性与收敛速度两方面综合考虑,提出一种反馈...     

±800 kV特高压直流输电塔线体系的气弹模型与风场模拟

针对±800 kV 特高压直流输电工程存在风致响应过大的问题,采用空气动力学理论中的弹性相似理论,建立以满足输电塔线原型结构和高度风洞试验段截面尺寸要求为目标的气弹模型,并测试和分析该模型的动力特性;同时,在考虑风场模拟的湍流强度、湍流风功率谱和平均风速分布等因素的基础上,建立模拟风洞实验。以某区域电网直流输电工程为例,通过理论分析和实际检测对比,验证了该塔线体系模型的动力特性可以满足气动弹性试验的要求。     

高速永磁电机转子风摩耗对温升的影响

高速永磁电机（HSPMM）结构紧凑、功率密度高、散热困难,易使转子永磁体因温度过高而发生不可逆退磁。以一台额定转速为30 000 r/min的HSPMM为例,基于计算流体力学和数值传热学的原理,从工程实际应用的角度,对不同通风量下的转子风摩耗及温升进行计算分析,并与电机温升试验进行对比。研究表明：HSPMM转子风摩耗占总风摩耗比重较大,且该比重随着流量的增加而增加;通风量达到一定值后,电机散热达到平衡,转子风摩耗随着流速的增加而急剧增加,使永磁体温度升高。增加机座水冷后,可以降低通风量,使电机达到理想温升水平。     

车用燃料电池空气压缩机用高密度无刷永磁电机

提出一种带有水冷定子机座和超短定子绕组端部长度的高密度无刷永磁电机 ;应用一般化尺寸方程理论进行电机的概念设计 ;在Maxwell2DTransient动态有限元软件的基础上 ,进行逆变器供电驱动电路和电机有限元耦合仿真的性能分析计算 ;在此基础上 ,进行样机试制和性能测试。     

超高功率密度感应电机电磁场及转矩特性分析

超高功率密度感应电机存在非线性现象,如齿槽效应、挤流效应、电涡流效应、饱和效应等,和普通感应电机比,尤其突出,严重影响电机电磁场的分布。传统的磁路分析方法很难准确分析这些非线性现象对电磁场分布的影响。文章利用有限元分析软件(ANSYS)对某1.8kW/kg的超高功率密度感应电机在不同运行状态下的电磁场分布以及转矩特性进行了详细研究,精确地描述了这些非线性现象对该型电机电磁场的分布和电磁转矩的影响,对超高功率密度感应电机的电磁场设计和分析有一定指导作用。