强迫通风在低速大转矩永磁电机上应用分析

为了解决低速大转矩永磁电机铜损耗大、局部温升过高的问题,以一台630 kW、37.5 r/min的低速大转矩永磁同步电机为研究对象,提出一种风自循环冷却方式,并对其可行性进行了计算分析。首先建立自循环强迫通风计算结构模型和数学模型,并用有限元法确定电机各部分的损耗及生热率;基于流固耦合分析方法对通风孔尺寸进行了优化设计,得到最优通风结构尺寸参数;分析了不同入口风量变化对电机温升的影响规律,同时保证入口风量相同,分析了绕组浸漆和不浸漆状态下的温升规律。在此基础上,为了解决冷却气体分布不均匀导致电机温升分布不均的问题,对机壳与风罩之间的距离进行优化设计,总结了保证气体流动均匀性的方法,为低速大转矩永磁电机的冷却系统设计提供了参考。     

基于流固耦合的高速永磁电机冷却结构分析与改进

为研究高速永磁电机的温度分布状态和冷却系统效率,以一台全封闭式15k W、30000r/min高速非晶合金永磁电机为例,分析电机内冷却介质的流动状态和电机温升分布,并通过对比一台结构相似的10k W、2250r/min样机的温升计算结果和实验结果,验证算法的准确性和可靠性。针对全封闭式永磁牵引电机转子发热严重的特点,建立了一套由转子径向风孔隔板作为风扇驱动、自循环轴向-径向混合通风冷却系统,通过流固耦合仿真验证了冷却系统的高效性和可靠性。计算结果表明,通过应用该冷却系统可以有效地降低转子位置的温升,对全封闭式高速永磁电机冷却结构设计具有一定的参考意义。     

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。     

轴向通风内置式永磁同步电机流固耦合传热计算分析

压缩机用内置式永磁同步电机(IPMSM)由于工作场合空间的限制,需要满足更高的功率密度要求,其温升成为亟待解决的问题。以一台7.5 kW IPMSM为例,基于计算流体力学和流固耦合传热理论,设计并分析了一种轴向通风式的冷却结构。在机壳开有通风槽、转子安装风刺并开有通风孔的情况下,研究了电机内部的流体流动特性,分析了进风口数目对流体流动的影响。得出了电机各部件温升分布规律,并比较了有无风刺以及增加进风口数目对电机散热的影响。最后制作了一台12极54槽轴向通风IPMSM,通过样机试验数据验证了此冷却结构的有效性。     

高功率密度轴向磁通永磁电机新型水冷结构设计与温度场分析

高效的冷却结构,不仅可以保证电机安全运行,还能优化电机设计。为提高高功率密度轴向磁通永磁电机的散热能力,该文在特殊的定子架中分别设计两种新颖的水冷结构。第一种是轴向内外循环水冷结构,第二种是槽内内外循环水冷结构。通过合理的等效与假设,建立两种水冷结构的三维模型,并且基于流固耦合进行仿真分析。通过对比两种水冷结构的流速、压降、冷却效果和散热面积,选择槽内内外循环水冷结构作为电机的冷却系统。并计算了不同流速时电机温升和水冷结构压降,确定入口的最佳流速。最后对一台额定功率为50kW的轴向磁通永磁电机进行温升实验。实验结果证明槽内内外循环水冷结构可以有效地提高电机的散热能力,验证了理论分析的正确性。     

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。     

全封闭高速永磁电机转子结构对转子散热的影响

为研究转子物理结构对机壳水冷全封闭式高速永磁电机转子散热的影响,以一台15k W、30 000r/min的非晶合金高速永磁电机为例,基于流体力学和传热学理论,建立三维流固耦合共轭传热求解域模型,并给出基本假设与边界条件,采用有限体积法进行流固耦合求解,得到转子有无轴向通风孔和通风孔与风刺相配合时电机内流体流动特性及各部件的温度分布。在此基础上,研究通风孔尺寸、通风孔数量变化对流体场及温度场的影响。计算结果表明,转子引入风刺和通风孔等风压元件可有效提高转子的散热能力,降低永磁体温升。通过增大通风孔尺寸和数量可进一步降低永磁体温升。最后,对一台15k W全封闭式水冷非晶合金永磁电机进行了温升试验,并将试验数据与计算结果进行对比,验证了耦合场计算结果的正确性。     

高速水冷永磁电机冷却系统分析

为了研究水冷系统对高速永磁电机冷却效果的影响,基于计算流体动力学(CFD)以及数值传热学理论,利用有限体积法对常用的轴向"Z"字型和周向螺旋型水冷系统进行详细分析,得到了水冷系统的流速、流阻及温度分布。在采用螺旋型水冷结构的基础上,对电机的流体场和温度场进行计算,分析了水道数、水道宽度、冷却水速及冷却水温对电机温升的影响。为高速电机水冷系统的设计与热分析提供参考。     

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。     

基于流固耦合的永磁直驱风力发电机传热分析

海上的风力发电已经逐渐变成一种大趋势.大功率的电机对装置的散热要求很高,因此对电机进行温度场分析可以很好地指导电机冷却系统的设计.强迫水冷电机与自然风冷电机相比具有散热效果好、噪声产生少,以及使用寿命更高等优点.本文以一台外转子永磁直驱风力发电机组为研究对象,基于流固耦合和共轭传热的分析方法,利用 Αnsys软件对正常工作下的电机进行温度场分析,从而得到电机内部主要部件的温度分布.最终,通过对一台10MW外转子电机进行流固耦合分析,对比计算不同冷却水流速下的电机温升分布,得出冷却流体流速与电机温升的关系曲线,为电机冷却设计提供参考.