循油冷却永磁同步电动机的温度场分析

该文建立了循油冷却式电机稳态过程二维温度场的计算数学模型,根据电磁分析确定了各部分的损耗分布,并对一台功率为150 kW的循油冷却永磁同步电动机内部的温度场分布作了分析,得到了额定工况下定转子稳态温度场分布图。文中还分析了气隙温度以及机壳冷却油流速对电机温度场的影响,为电机的优化设计提供有用的参考依据。     

基于流体网络的电力变压器绕组温度预测

针对大容量油浸式电力变压器内部冷却结构复杂、温度难于准确预测的问题,根据油路结构特点和绕组冷却分析,建立了流体网络模型。该模型分割了冷却回路,局部采用计算流体力学(CFD)方法计算流场,分析了流体阻力和冷却特性,整体通过油流动状态耦合形成了流体网络,求解得到了全域温度分布。研究结果表明:该方法在保证计算精度的同时,大为减小了模型,节约了计算时间;以1台容量为240 MVA、电压等级为330 kV的油浸式电力变压器为例,采用该方法,最终得到绕组热点温度为77.59℃,位于高压绕组顶部,相对于底部油的温升为53.43 K,相对于空气的温升为57.59 K。热成像实验和绕组光纤测温实验证明:油路温升计算正确,高压绕组第2、10、50线饼的理论计算结果与光纤测温实验结果间的最大相对误差为3.57%,满足工程设计精度。该方法为其他结构的电力设备温度计算提供了依据。     

油冷电机定子冷却结构散热仿真研究

针对电机散热问题，新能源汽车所用油冷电机在定子内部建立冷却结构，引入油来直接冷却定子及绕组。而优化定子冷却结构可以提升电机散热性能来达到提高电机功率密度和效率的目的。定子内部和喷油环通入冷却油后，流动状态复杂多变，故采用计算流体动力学仿真方法，建立油冷电机三维CFD模型，对电机内部流场和温度场进行有限元计算和分析，得到内部流体流动特性和电机温度分布特性。并主要分析定子冷却结构的入油口结构和喷油环关键冷却参数对流场及温度场分布的影响，并加以优化。最终优化的方案相比于优化前的方案，可使电机温度降低5～10°C。试验结果进一步验证了冷却结构散热仿真的准确性，为油冷电机技术的应用和推广提供了有力支撑。     

不同冷却结构的微型电动车用感应电机三维稳态温度场分析

以实际样机为实例,建立了微型电动车用风冷和水冷感应电机稳态温度场的热网络模型及有限元模型。以此模型为基础,计算了风冷、水冷电机额定负载运行下的热网络节点温度及稳态三维温度场分布。比较了热网络法与有限元法的计算精度及优缺点;探讨了风冷、水冷周向螺旋槽及轴向直槽冷却结构对电机温升的影响;分析了流体介质、转子鼠笼材料及机壳材料等与电机温度分布的关系和规律。用相应样机进行实验研究,实验结果与计算结果吻合,验证了仿真分析的正确性。     

电动汽车用油内冷永磁轮毂电机三维温度场分析

根据外转子式轮毂电机的结构及变压器油的物理特性,提出油内冷轮毂电机冷却方式。以实际样机为例,在传热学理论和有限元方法的基础上,对轮毂电机各部件间的导热系数和散热系数进行了计算,并分别建立了采用自然冷却和油内冷冷却方式轮毂电机的3-D温度场有限元分析模型。基于所建立的模型,计算并得到了不同冷却方式下轮毂电机各部件的温升曲线和温度场分布。通过计算结果与实测数据的对比分析,验证了有限元分析的正确性和油内冷冷却方式的有效性和实用性。     

永磁/磁阻混合转子双定子低速大转矩同步电机冷却及热管理技术研究

低速大转矩同步电机(LSHTSM)在诸多领域有着广泛应用，针对现有低速大转矩永磁电机内部空间未得到充分利用，转矩密度较低且永磁体成本高、易发生高温退磁等问题，研究了一种永磁/磁阻混合转子双定子低速大转矩同步电机。首先，介绍了电机的拓扑结构及机械结构，针对电机结构复杂、温度难以快速准确计算问题，建立了电机精确热网络温度计算模型，详细推导了电机各特殊结构件之间的热阻数学模型，解析计算了电机各部件稳态温度，总结了电机温度分布特点。其次，针对电机结构特殊、散热困难问题，设计了一种双水冷方式的冷却系统，研究分析了冷却系统结构参数对电机冷却效果的影响，总结了特殊结构电机冷却系统设计原则。最后，分别采用有限元仿真与实验方法验证了所建立热网络温度计算模型的准确性以及冷却系统的有效性。     

自循环蒸发冷却电机定子铁心与绕组间的热量传递

自循环蒸发冷却发电机存在空冷和蒸发内冷2套冷却系统,二者如何合理地分担电机的热负荷对于电机稳定高效地运行至关重要,目前这方面的理论研究尚未深入进行。难点在于难以直接建立定子三维温度场与空心股线内的两相流场耦合数值模型。在研究两相流场和空气流场的基础上,将热网络方法引入蒸发冷却电机温度场分析。和数值方法相比,热网络法模型精练,可以快速计算出冷却系统各个参数对传热的影响。通过与实测值对比,验证了计算方法的可行性和模型的准确性。     

48 V被动油冷感应电机冷却性能研究

以48 V扁线绕组感应电机为研究对象,采用COMSOL软件温度场仿真计算方法,研究感应电机的转子旋转搅动冷却油的被动冷却方式对感应电机温度场分布的影响和热均衡效果。将三维电磁场分析的难度降维为电机轴向中部平面进行二维电磁场分析,以简化计算并得到其磁通密度分布图,由此计算出电机各部分的损耗值。建立该电机简化的三维全域仿真模型,并对其进行了大电流工况下瞬态热分析,仿真结果表明：被动油冷电机中气隙、转子、绕组的温升得到了明显减少。在两台相同性能参数的电机上进行空气冷却和被动油冷方式冷却温升试验,试验结果表明：与风冷系统相比,被动油冷系统能显著改善电机的转子、扁线绕组的温升,电机输出功率得到明显提升,是一种较为经济且可靠的散热系统。     

高速油冷永磁电机散热设计及分析

高速高功率密度油冷永磁电机，随着电机单位体积输出功率及损耗的增加与电机壳体表面积的减小，电机单位体积的发热量大，导致整机温升高，所以精准确定电机的各种损耗分布及数值，选取适合的冷却方式，并合理布局电机散热结构，对高速高功率永磁电机的设计尤为重要。本文从电机最大工作点的损耗计算入手，分析电机发热特点，优选电机的散热方式并按散热方式设计电机的冷却结构，对电机进行热仿真分析。以一台5 kW、13000 r/min航空油泵电机设计为例，对样机进行了散热结构设计及热场分析。试验数据表明，电机的各种损耗分布、数值计算及热场分析准确。     

流场分析轴向通风冷却电机的转子温度

异步电机定子采用全浸式蒸发冷却,转子采用轴向通风冷却时,有效地分析电机的转子温度分布是一个难点,其主要困难在于气隙中的散热系数与复杂的气流状态关系很大,因此很难确定。本文提出一种不需要考虑气隙散热系数,用流场和温度场耦合分析转子温升的方法。该方法应用到一台315kW电机的分析中,结果令人满意。     

大型蒸发冷却汽轮发电机定子绕组温度计算

在介绍了利用汽化潜热进行热交换实现电机定子绕组蒸发冷却的工作原理基础上,说明了电机定子铁心采用全浸式与绕组强迫内冷结合的新型蒸发冷却技术,不仅其绕组温升低,而且冷却介质单一,可以为电机的运行提供安全、可靠和高效的绝缘环境及冷却效果.并以300MW汽轮发电机设计数据为依据,根据空心股线内部介质两相流动特性,对空心股线内介质两相流动阻力、蒸发点位置等参数进行计算,分析了定子绕组温度沿轴向温度分布情况以及负荷变化对温度的影响,将试验值进行对比分析,验证了蒸发冷却技术在汽轮发电机上应用的可行性,同时为进一步应用于大型发电机提供理论依据.     

潜油螺杆泵永磁电机的热性能分析

潜油螺杆泵永磁电机长期运行在井下数千米,环境复杂。结合潜油螺杆泵永磁电机样机设计的热性能分析,建立潜油螺杆泵永磁电机的热网络模型,开展电机热性能分析评估。同时,热网络计算结果与流固耦合仿真结果比较吻合,验证了潜油螺杆泵永磁电机热网络模型的有效性和实用性。     

周期脉冲式直线感应电机定子瞬态温度特性

采用合理的等效原则,将电机定子的铁心和绝缘层视为一种等效材料,从一维瞬态温度场模型出发,研究了周期脉冲式直线电机定子温度的变化规律,分析了影响其温度衰减时间常数的主要因素;利用瞬态温度场模型的解析结果,提出了瞬态热网络模型结点数目的确定方法,通过该热网络模型能够快速预测定子温度的变化;研究了温度变化对线圈损耗的影响,并利用实验数据验证了计算模型的正确性,为周期脉冲式电机定子温度的分析计算提供了一种简化有效方法。     

汽轮发电机不同冷却介质对定子传热特性的影响

为研究大型汽轮发电机通风冷却系统对电机定子区域的冷却情况,研究不同冷却介电机温度分布的影响,以200MW汽轮发电机为例,建立半个轴向段的多风路通风系统三维流传热耦合的物理模型和数学模型,采用数值方法对采用不同冷却介质的电机流体场和温度场了耦合计算,定量分析空气和氢气冷却能力对电机温升的影响.分析流体性质的改变对气隙流速...     

计及齿槽作用及杯型转子结构影响的油摩损耗解析计算

针对传统浸油冷却轮毂电机油摩损耗解析式未考虑齿槽作用，以及轮毂电机与减速器集成设计时转子轭部内凹形成杯型结构的影响而导致油摩损耗计算误差较大的问题，提出了改进解析模型。首先，根据轮毂电机定子齿槽结构及尺寸，将气隙分为齿部和槽口两个部分，分别建立两者单独作用和综合作用下的气隙油摩损耗的解析模型；其次，根据轮毂电机转子结构特点，将其划分为结构规则的不同区域，分别建立各个区域的端面油摩损耗解析模型，两者综合作用形成总油摩损耗；最后，通过基于CFD的流场仿真值、搅油测试实验值与解析计算值对比，新型解析计算方法较传统方法在杯型转子端面油摩损耗方面计算精度平均提高了6.55%,在考虑齿槽作用下气隙油摩损耗最大计算精度提高了12.6%,在不同温度条件下总油摩损耗计算精度平均提高了5.72%,验证了解析模型准确性。     

充油式水下异步电机冷却系统多场耦合分析方法

冷却系统的合理设计与准确分析是水下电机稳定运行的关键。首先考虑压力平衡、冷却、密封等问题,设计充油式水下异步电机冷却系统。其次分析水下电机损耗与温度间单向和双向耦合关系并给出相应的计算流程;基于散热器与水下电机和循环叶轮在温度和压力损失上的相互影响,确定冷却系统中温度场与流场间双向耦合关系,并推导散热器性能参数计算式;在此基础上提出多物理场耦合分析方法。最后采用所提出方法分析55kW水下电机冷却系统,揭示出铜耗、油摩损耗、工况点循环流量和散热器出口温度的变化规律,指出在水下电机温度场分析中计算转子铁耗是必要的,得到散热器结构参数影响规律及其合理匹配区间,并通过试验验证该方法的合理性。     

应用网络拓扑法计算循油冷却交流同步发电机转子瞬态温度场

本文讨论了利用网络拓扑法求解循油冷却交流同步发电机转子瞬态温度场的计算方法,研究了热导等效.内部热源计算和边界条件处理疗法。作为实洌,本文对某循油冷却同步发电机转子瞬态温度场进行了计算,理论计算值与实测值吻合良好。     

地铁水冷电机温度场优化研究

在设计初期对电机进行合理有效的热设计至关重要。基于一款地铁用水冷全封闭永磁同步牵引电机项目,对电机冷却结构进行设计和优化,并采用数值计算方法对电机水道三维流场结构和电机内部温度分布进行分析。结果表明水道设计合理,温升满足电机散热需求。现展现了电机热设计基本流程,为后续同类型电机设计提供参考。     

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.     

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。