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。     

直驱螺杆泵用永磁低速伺服系统三维温度场研究

针对异步电机驱动的传统螺杆泵采油效率较低的问题,设计了直驱式螺杆泵永磁低速伺服系统.由于速度较低,温升问题是这类电机的关键研究问题之一,为了更好地分析该永磁交流伺服电机的温度场分布情况,应用三维有限元法进行计算.同时根据电机的轴向对称结构采用简化模型,缩小了求解区域范围,减少了三维场分析的计算量.最后对样机进行了负载情...     

电动闸阀直驱永磁电机的设计与温度场分析

针对驱动电动闸阀的电机提出的转速低、转矩密度大、工作时间短的要求,以及工作在高温高压特殊环境中的特点,采用短时工作制直驱永磁电机代替低速性能差、转矩小的感应电机,并对电机的基本结构进行了设计。较高的热负荷会使电机温升问题变得突出,因此建立了永磁电机三维瞬态温度场求解模型,通过计算出的电机定子绕组铜耗、定子铁心损耗、永磁体涡流损耗和表面散热系数,得到电机三维瞬态温度场仿真结果。     

永磁-感应子式混合励磁发电机三维暂态温度场的计算与分析

根据传热学理论,建立了永磁-感应子式混合励磁发电机电磁稳态条件下三维暂态温度场求解模型;给出了基本假设及相应的边界条件,确定了电机各部分的导热系数及表面散热系数;根据电磁场计算,得出了电机定子铁心损耗、绕组铜耗、转子涡流损耗及机械损耗等热源的分布;采用有限元法对电机三维暂态温度场进行了计算,分析了励磁电流、电机转速及负载类型对电机温度场的影响。通过样机实验对温度场的计算结果进行验证。     

永磁直驱风力发电机瞬态温度特性研究

采用有限元法对大功率永磁直驱风力发电机定子三维瞬态温度场进行计算,得到了电机定子温度场。对发电机进行了型式试验,测试结果与计算的稳态结果较为接近,验证了计算的准确性。结果表明,电机在额定工况下,温升稳定后端部绕组温度高于中间绕组,最高温度点在背风侧的端部绕组,最高温度与平均温度相差16 ℃左右。将实际风场的风资源数据作为外界条件,对永磁直驱发电机一定时间跨度的瞬态温度进行计算,结果与SCADA系统采集的风力发电机运行数据较为接近,为绝缘系统设计和电机的优化提供了参考。     

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。     

起重机用永磁电机等效热阻法瞬态温度场计算

对起重机用细长型外转子永磁同步电机瞬态温度场计算分析,由于细长型特殊结构,铜损耗约占总损耗的90%;同时定子绕组处于电机中心,散热能力差,温升计算成为永磁电机设计的关键环节。以采用S3工作制40%通电持续率对起重机用永磁电机进行温升考核,建立了起重机用永磁电机的瞬态等效热网络模型。重点分析了影响瞬态热网络准确计算温升的影响因素,提出了铜损耗热源时变加载方式。基于ANSYS有限元仿真和样机温升试验对比分析,验证了所建立的起重机用永磁电机瞬态等效热网络模型的正确性。     

基于磁热耦合法的提花喷气织机直驱永磁电机设计

针对传统异步电机驱动提花喷气织机传动链冗长、系统效率低、噪音大等问题,提出一种永磁电机直驱系统。为保证布匹质量,采用遗传算法优化转子偏心距和极弧系数,削弱电机转矩脉动。由于提花喷气织机负载不断变化,持续影响电机磁热性能,提出一种瞬态磁热双向耦合逐次逼近稳态温升的计算方法。对比分析了不同功率点下电机温升分布规律及电磁性能,得到最佳功率点。最后研制了一台3.1 kW的样机并进行试验,试验数据与仿真结果基本吻合,验证了所提的采用瞬态磁热双向耦合逐次逼近稳态温升进而选取最佳功率点的合理性,为提花喷气织机直驱永磁电机设计提供了依据。     

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。     

永磁同步电机三维全域温度场与温度应力耦合研究

永磁同步电机通常采用变频驱动方式,使得电机磁场内谐波含量增多,损耗趋于增大并导致发热与形变加重。为研究其变频驱动下温升分布特性及温度应力的作用,以一台50 k W永磁同步电机为对象,建立了包含复杂散热结构的三维全域温度场及温度应力共同求解模型,采用有限元法对其进行耦合计算与研究,着重分析了稳态运行时电机主要部位的温升与形变分布情况。通过搭建实验平台,将实测温升与计算结果相对比,验证了温度场计算方法及结果的准确性,并确保温度应力场载荷加载正确。结果表明:永磁同步电机的最高温升出现在转子铁心处;电机各部位形变大小不仅受温升作用,还受自身结构以及施加约束等因素影响。该研究为电机设计及性能优化、故障预测提供一定参考。     

潜油泵直驱单元组合式永磁电机热负荷分析

由于潜油泵驱动电机工作中产生热和冷却过程相对复杂,井下潜油电机系统工况特殊,无法直接测量温度。单元电机设计时热负荷的选取对电机的温升至关重要。本文对单元电机运行过程中的铁心损耗、绕组损耗和机械损耗进行了计算,应用有限元法求解电机的三维稳态温度场,同时对样机常温温升实验和常温状态下的有限元分析做对比,结果表明两种方法计算所得电机各部分温升相一致,证明计算方法及结果的可行性。验证了单元电机设计所选取的热负荷可以满足电机的实际温升需要。     

电动汽车用直驱永磁轮毂电机三维温度场分析

轮毂电机作为未来电动汽车的最终驱动形式,电机性能直接决定电动汽车的安全可靠性。以一台2k W的车站巡逻车用直驱外转子无刷电机为研究对象,首先建立电机的三维温度场模型,确定电机导热系数和散热系数,然后利用ANSYS-Workbench中的热稳态模块计算了电机的三维温度场,得到电机温升特性,最后搭建实验平台进行测试,验证了仿真的可靠性。     

低速永磁力矩电动机发热的仿真分析与实验测试

根据传热学理论,针对直驱式低速永磁力矩电动机建立了三维暂态温度场的计算数学模型,并给出了求解域内的边界条件.应用有限元法计算了电机额定稳态工况下的温度场分布,通过温度场数值计算结果与实测数据对比,验证了所建模型的合理性,为该种类低速永磁力矩电动机发热的仿真计算提供了参考依据.     

电梯曳引PMSM三维暂态温度场的数值计算与分析

针对电梯曳引交流永磁同步电机的特殊结构,根据传热学理论建立其电磁稳态运行条件下的三维暂态温度场的计算数学模型,给出求解域内的基本假设及相应的边界条件,根据电磁场计算,确定定子铁心与磁极区域的损耗热源分布.以某型曳引电机为例,应用有限元法计算了电机定转子额定电磁稳态工况下温度场的同时,也对电机短时过载情况下的温升进行了分析,通过把温度场数值计算的结果与实测数据相对比,验证了所建模型的合理性,为电梯曳引交流永磁同步电机的温度场计算提供了参考依据.     

基于耦合场的永磁电机损耗及温升分析

高密度永磁同步电机因其损耗及转子散热条件恶劣,会造成内部永磁体由于高温而产生高温退磁风险。本文利用电磁场与热场进行双向耦合仿真,分析永磁同步电机温升。在电磁仿真中进行永磁电机损耗计算,考虑定子电流谐波对电机损耗所产生的影响,以及考虑温度对电机材料属性的影响。将损耗输入温升计算模型,并不断进行电磁仿真的材料温度特性更新及损耗更新,从而得到更为准确的电机温升分布。并研究了利用流体流场因素对电机关键部位温升所产生的影响。通过样机进行温升实验,验证了仿真模型的准确性,为永磁同步电机的温升计算提供了依据。     

车用永磁同步电机极限变工况温升特性

为了研究电动汽车在极限行驶时,车用永磁同步电机的温度分布和变化规律,提出一种极限变工况的概念。建立了电机全域温度场计算模型,采用有限元法计算了该电机在单工况下的三维温度场,并通过与台架试验数据对比,验证了仿真模型和计算结果的准确性;再对样机在极限变工况下运行时进行温度场仿真计算,得到了电机在极限变工况下的温升特性。     

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。     

车用变频调速水冷永磁同步电机三维温度场分析

为研究其三维温升分布规律,以一台48槽的纯电动车用水冷永磁同步电机作为研究对象,首先分析了电机的热损耗,计算了绕组的等效导热系数;然后采用流体场与温度场耦合法仿真计算额定工况下电机的三维温度场与峰值工况下电机的温升,符合设计要求;最后通过试验验证了仿真分析的正确性。     

基于磁热耦合法车用永磁同步电机温升计算及影响因素的研究

针对温升计算过程中材料的温度特性对损耗产生影响的问题,在考虑损耗分布特征的基础上,采用电磁场-温度场的双向耦合计算方法,实现两场信息的反馈并进行迭代热计算。以一台7. 5 kW电动车用永磁同步电动机为例,建立电磁场和温度场三维耦合模型,运用磁热双向耦合方法计算了电机在额定转速下的温升分布状态。以温升实验测量值为基准,与传统温度场计算采用均匀生热率的计算结果进行对比,验证了双向耦合计算方法的准确性。基于磁热双向耦合的计算方法对车用永磁同步电机温升进行优化设计,针对永磁体温升过高问题,采用永磁体沿轴向分段技术,有效的降低了永磁体上的温升;对永磁体放置方式进行优化,采用V一型转子结构替代V型转子结构,计算得到前者杂散损耗比后者降低57%,通过磁热耦合方法计算得到优化后永磁体和绕组温升分别降低14 K和23. 3 K。     

基于等效热网络法和CFD法高速永磁同步电机热计算研究

针对高速永磁同步电机的温度场计算准确性问题,采用等效热网络法和流固耦合的数值方法,对一台水冷非晶合金定子电机进行了热计算。建立了电机的流固耦合模型,考虑电机内空气温度分布不均匀对密度、比热容、动力粘度以及导热系数的影响。基于最小二乘法原理,得到了空气物理属性随温度变化的表达式,对电机内空气施加变温物理属性,并与恒温下电机内空气恒定物理属性的温度场计算结果和转子外表面的空气摩擦损耗计算结果进行对比分析。结果表明：对机内空气施加变温物理属性后,转子高温区域面积增加,温升计算值更接近实际,并且转子外表面空气摩擦损耗降低了4.0%。最后,搭建了样机温升实验平台进行温升实验,验证了等效热网络和流固耦合法计算结果的准确性。