盘式无铁心永磁发电机温度场分析和冷却方式研究

以针对取力发电系统设计的盘式无铁心永磁发电机为研究对象,基于仿真平台建立仿真模型,通过电磁场组件仿算了电机的温升来源,在稳态温度场组件中得到了电机自然散热条件下的温度场分布状况,并针对机壳散热系数的变化进行了对比分析。引入机壳水冷结构,优化冷却方式,结合流体场组件仿真分析了水冷条件下对电机温升的改善,为进一步研究打下基础。     

YJKK系列中型高压电动机绕组温升的工程计算方法

针对YJKK系列箱式紧凑型中型高压电机起动温升在工程中难以准确计算的问题,对电机起动时绕组的发热和散热过程进行分析,从工程实用的角度出发,建立了相互关联的电机通风网络模型和发热散热计算模型,对电机发热和散热情况进行计算。以时间为步长,根据在每个时间段内电机的生热量和散热量来计算电机绕组温升。用所建立的模型对YJKK500-4,2500kW电机带不同负载时绕组的温升进行计算,仿真结果与实验结果吻合,满足工程中实用要求。     

变速恒压混合励磁风力发电机的热分析

针对混合励磁风力发电机的结构、损耗分布、散热条件和运行状态复杂的特点,以一台100kW变速恒压混合励磁风力发电机为例,采用有限元法对发电机进行热计算,揭示不同运行状态(最大增磁、额定运行和最大去磁)下发电机的温升分布规律。分析电励磁电流零点设计对发电机励磁绕组铜耗和温升分布的影响,确定了电励磁电流零点设计原则;同时分析风速和散热面积对发电机温升的影响。对100kW混合励磁风力发电机样机进行温升实验,通过实验和计算结果的对比分析,验证了计算结果的正确性。     

高速永磁同步电机流固耦合仿真与性能分析

为了探讨冷却系统设计对高速永磁同步电机散热效果的影响,提出了一种轴向强迫通风的冷却结构.以一台200 kW船用高速永磁同步电机为研究对象,基于流体动力学以及流固耦合传热理论,根据电机冷却结构特点,合理简化模型并给出基本假设与边界条件,建立了三维整机求解域模型.采用有限体积法对具有空冷和水冷集成冷却系统的高速永磁电机进行数值分析运算,分析了冷却水速对永磁电机温升的影响,揭示了最优水速方案下电机流变特性与温升分布规律.基于此,提出一种强迫空气通过气隙沿轴向流动的通风结构,通过对比不同通风结构下电机内流体场与温度场的仿真结果,证实轴向通风结构能够优化电机流温分布特性,提升电机冷却性能,对船用高速永磁同步电机冷却系统设计提供借鉴意义.     

基于定子全浸式及绕组内冷式的蒸发冷却永磁直驱风力发电机优化设计研究

为了充分发挥蒸发冷却技术在风力发电领域中高效的散热性能以及免维护的自循环特性，本文基于发电机定子全浸泡以及绕组空心导线内冷的两种散热形式，对一系列不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了优化设计研究，并对不同冷却技术路线下的电机优化设计方案进行了对比和分析。本文首先分析了不同技术路线下不同蒸发冷却系统各自所具有的特点及优势；之后基于电磁场和传热学理论建立了发电机电磁参数及温度场的分析计算模型，并基于冷却系统的结构布局分析了不同技术路线下发电机定子的传热特性；最后基于发电机电磁场和温度场的耦合分析建立了风力发电机的优化设计模型，通过多目标遗传优化算法，对2MW、5MW和10MW三种不同功率等级下的直驱式永磁风力发电机进行了以材料和成本为目标的电机系统优化设计。优化结果及对比分析表明，针对兆瓦级直驱式风力发电机而言，采用空心导线内冷式技术更具有设计成本和冷却性能上的优势，本文中的优化方法和策略可以为蒸发冷却永磁直驱式风力发电机的优化设计提供理论依据和设计基础。     

轴向磁通永磁电机混合冷却结构设计与分析

针对轴向磁通永磁电机损耗大和散热困难的问题,提出了风冷结构和混合冷却结构,其中混合冷却结构由端盖风冷结构和定子水冷结构组成。建立了电机的三维模型,采用流固耦合法对电机进行仿真分析,通过对比两种冷却结构的冷却效果,选择了混合冷却结构作为电机的冷却系统。通过仿真分析了流速对电机温升的影响,并根据仿真结果确定了混合冷却结构最佳的入口风速以及水速,证明了混合冷却结构的有效性,为轴向磁通永磁电机的冷却系统设计提供了一定的参考。     

1.5MW双馈风力发电机内流体场分析

为了阐明双馈风力发电机内部流体流动特性,以一台1.5 MW双馈风力发电机为研究对象。根据电机结构及冷却方式,在基本假设的基础上,建立了发电机多维流体与固体耦合直接求解电机温度场的求解模型。通过边界条件的施加,采用有限体积元法对其进行了数值求解,并将温度计算结果与实验结果进行对比分析,验证了求解方法及求解模型的正确性。最后,对发电机定、转子域内冷却介质(水和空气)的速度、温升及运动迹线等流变特性进行分析,揭示了大型双馈风力发电机内部冷却介质性能变化规律。     

皮带输送机用外转子永磁同步电机温度场研究

可移动式皮带机输送机需要经常移动,自然冷却外转子永磁电动机不需要冷却系统,移动灵活、方便,又可以直接驱动皮带机,因此是可移动式皮带输送机的首选驱动方式。自然冷却外转子永磁电机转矩密度大、额定频率低,铜耗占总损耗的比例大且因其结构细长,磁负荷偏大,又因为外转子结构使其热源部分位于电机中部,且没有水冷系统,导致其自身散热比较困难。其温升设计与普通永磁同步电机不同,对此建立一种适用于自然冷却外转子永磁电机的等效热网络模型,分析不同热负荷下电机各部分平均温度及温升情况。并通过有限元软件仿真和样机试验进行对比分析,验证热网络模型的正确性,为此类外转子永磁同步电机温升预测和电机设计提供依据。     

永磁力矩电机冷却系统设计与温度场分析

永磁力矩电机电磁负荷越来越高,随之而来是较高的电机温升。本文针对电机温升问题,设计了三种冷却结构,基于流体力学和传热学基本理论,采用Ansys对冷却结构进行了流场和冷却效率分析。在此基础上建立电机稳态温度场模型,进行了温度场求解,研究了冷却结构流量对电机温升的影响。最后建立了实验平台,验证了分析的准确性。     

YB2-560-4-1 000 kW-10 kV电机降低温升的研究

温升是保证电机安全可靠运行的重要考核指标,为将电机YB2-560-4-1 000 k W温升由94 K降低到80 K,从电磁负荷及冷却通风两方面分析降低电机温升的方法。考虑到电机的制造成本及材料的利用率,重点分析改变电机冷却通风、加大其散热能力对电机温升的影响及保证电机其他性能合格的条件下此方法的可行性。最终通过加大电机内风扇、外风扇以增大内、外循环风路散热能力的方法,使电机的温升降低到79 K,且电机其余性能均符合要求,达到了降低电机温升的目的。     

一种轴向风冷结构对高速永磁电机转子温升的抑制研究

在变频器驱动方式下,高速永磁电机具有较大的转子涡流损耗,由于其转子的散热能力较差,易使永磁体温升较高,而发生不可逆失磁现象。采用机壳水冷结构可以有效地带走电机定子侧的热量,但是对于高速永磁电机的转子部位,水冷结构的冷却效果有限。以一台15 kW、30 000 r/min的高速永磁电机为例,设计了一种风、水混合冷却结构,基于流固耦合的计算方法分析了水速、风向以及不同风道截面积对电机永磁体部位温升的影响,并得出了相对的最优值。与仅采用水冷结构相比,增加该风冷结构可使永磁体温升降低了18.1 K,该结构可对大功率高速永磁电机的冷却系统设计提供一定的参考。     

混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机的温升特性分析

针对混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机(HEFSLMSM)的特殊结构,深入分析不同工况下的温升特性。研究HEFSLMSM的结构及其运行原理,建立三维稳态温度场数学模型和边界条件方程。考虑电动机各部分热交换的情况,确定各材料的导热系数以及电动机不同部分的对流换热系数。通过有限元方法计算电动机的铜耗与铁耗,并求出相应的生成热。在有限元软件中计算出自然散热情况下空载及负载时的温度变化。在原模型的基础上进行冷却系统的设计,分别计算安装冷却装置后不同工况下的温度场分布。通过自然风冷和强制水冷条件下的温度对比,证明了冷却装置设置的合理性和可行性。     

基于流固耦合方法的真空泵用屏蔽电机冷却系统分析

针对罗茨真空泵驱动电机在特殊环境下运行温升过高而导致电机烧毁的问题,通过流固耦合法综合选择合适的冷却系统,以保证电机的有效散热。以5 kW电机为研究对象,通过有限元法建立周向螺旋水路和轴向折返水路的电机仿真模型。基于流固耦合传热理论,分析电机内冷却介质的流动状态和电机温度分布,利用计算流体动力学(CFD)和温度场从流速、进出水口压差、电机鼠笼和绕组的温度分布等方面综合比较并选择更合适的冷却水路结构和尺寸配置。最后,对相应样机进行温升试验。试验数据与仿真数据吻合较好,从而验证了冷却系统设计的合理性以及仿真分析的准确性,为产品批量生产提供了科学依据。     

双水内冷同步调相机定子温度场分析

温度场的研究对双水内冷同步调相机安全运行具有重要的意义。针对双水内冷同步调相机,采用有限元法建立了电磁场二维模型以及流体-温度三维温升计算模型,求取了电机不同运行工况下的电枢电流、励磁电流以及对应的电机定子损耗。在此基础上,根据流体-温度耦合的传热理论,以定子线圈和铁心损耗为热源,求解定子各部分温度分布,研究电枢电流、冷却水流速、冷却水进水温度对定子温升的影响。结果表明,双水内冷同步调相机运行时定子下层线圈温度高于定子上层线圈温度,定子线圈最高温升与电枢电流的二次方呈正比,且其温升与冷却水的流速相关,与进水温度成正比。本文中关于温度场的研究可为大型同步调相机散热结构优化及过载能力分析提供理论参考价值。     

矿用集中绕组永磁电机新型冷却方式设计研究

为了进一步提升矿用集中绕组永磁电机的功率密度和散热能力,提出一种冷却水管与绕组并绕的新型绕组冷却结构。以一台315 kW集中绕组永磁电机为例,首先,通过合理的等效与假设,建立了电机的三维模型,基于计算流体力学（CFD）方法对电机进行温度场分析。其次,分析了不同的并绕方式以及相同并绕方式下不同的进水口进水速度对电机散热的影响,确定了最优散热方式。仿真分析表明冷却水管与绕组并绕的方式有效提高了散热能力。     

电动滚筒用永磁外转子电机水冷系统的设计与分析

针对皮带运输用永磁外转子电动滚筒电机散热能力弱、转矩密度低、绕组温度高等问题,设计了一套基于710 kW电动滚筒的水冷系统,该系统通过流固耦合的方法建立三维场求解模型,并进行求解计算。同时分析了水道构型、水流量、水套外径、壁厚、水道数量、高度等参数对温升的影响。通过仿真分析和温升试验,验证了所设计的水冷系统有利于提高电动滚筒的散热能力,为进一步提高电动滚筒的转矩密度提供参考依据。     

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...     

1.5MW双馈水冷风力发电机水冷系统的设计

介绍1.5MW水冷风力发电机的冷却系统结构及其计算过程,计算时综合考虑了水阻、水量、环境条件等因素对电机水路的影响。通过合理的计算、优化及电机冷却系统,使结构更加合理,该计算有效地应用于生产实际中,解决了实际生产制造过程中风力发电机的散热问题,降低电机温升。     

低速大转矩电机冷却系统数值计算

在低速大转矩电机系列设计中,考虑到机座的通用性和外形尺寸的规范性,采用了轴向水路的水冷机座结构。通过对电机冷却系统的流体场计算,得到了电机的散热情况,耦合温度场计算,得到了电机冷却水和机座的温升,并通过对机座的模态分析得到了电机的固有振动频率。