水摩耗对屏蔽电动机三维温度场影响分析

为研究水摩耗数值对屏蔽电机温度场影响,保证屏蔽电机能够长期稳定地安全运行,利用水摩耗理论解析计算值、空载实验分离值及运行中可能出现的比实验数据更高的假设偏离值作为热源项,采用计算流体动力学方法(CFD),反演出屏蔽电机内三维温度分布。计算结果表明,水摩耗数值不影响峰值温度位置,影响定子端部绕组峰值温度大小,并且是非线性影响。所得结论为屏蔽电机冷却计算及设计提供参考。     

发电机内部流体流动与定子热性能数值分析

大型发电机内部流体流动状态决定了电机内温度分布以及温度极值。在建立大型发电机定子径向通风沟内流体流动二维计算模型以及电机内温度场计算模型的基础上,分别采用有限体积元法和有限元法对电机内的流体场以及温度场进行计算,并对流体流动与定子热性能进行数值分析,指出不同流体流动状态下定子温度的分布特性。     

一种屏蔽电动机的三维温度场及影响因素研究

为了保证屏蔽电机能够长期稳定的安全运行,进行精细化、数值化热计算是非常必要的。为使换热器热计算与屏蔽电机温度场计算工况对应,首先针对外置换热器进行热平衡及传热计算,得到电机内、外部冷却进水的温度,作为屏蔽电机内三维温度场计算的边界条件,然后,建立电机三维物理模型,选取内部湍流流动及传热的数学控制方程及模型,按照实际给出边界条件,采用基于计算流体力学(CFD)原理的有限体积法进行求解,得到温度分布特征,分析了相关因素对温度场影响。结果表明,定子两端部铜绕组中的热量主要通过导热经铁心传至内外冷却水,增大铁心材料轴径向导热系数有利于降低峰值温度。所得结论为屏蔽电机冷却计算及设计提供参考。     

非确定因素对小堆用核主泵电机温升敏感性研究EI北大核心CSCD

核主泵屏蔽电机绕组和一次水温升计算准确性直接关系到电机寿命及轴承运行安全性。该文研究的小堆用核主泵屏蔽电机定子绕组上下端腔间的机壳外绕了螺旋管换热器。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,求解热态额定工况下的三维RANS湍流模型及其他守恒方程,研究了绕组绝缘峰值、机壳等固体及定转子间隙水、下导轴承润滑水温升随具有不确定性的等效绝缘热导率、铁心叠片轴向热导率数值及二次水入口温度变化的敏感性,通过与试验数据比较及经验,基本确定热导率的数值。结果表明:除定子绝缘峰值温度,其他固、液体的温度对等效绝缘热导率与定转子铁心叠片轴向热导率变化基本不敏感,而对二次冷却水入口温度变化较敏感。为同类电机的水冷设计提供参考。     

大型水轮发电机定子股线导数的数值分析

该文给出了直角坐标系下大型水轮发电机求解域内三维稳态热传导方程及其等价变分方程。采用三维等参元法计算了大型水轮发电机定子温度场,给出了取不同气隙散射系数方法时考虑股线绝缘和不考虑股线绝缘影响定子铜温沿径向分布曲线及温度变化场图,并采用数值模拟方法分析了绝缘材料的导热系数对电机定子温度场的影响。     

石墨烯复合绝缘结构的轮毂电机定子散热能力研究

轮毂电机的效率和稳定性对新能源汽车的品质起着决定性的作用.轮毂电机工作空间紧凑,温升直接决定着轮毂电机的工作效率及寿命,因此研究轮毂电机的散热能力至关重要.以75 kW外转子轮毂电机为例,建立了电机三维物理模型,对该轮毂电机额定工况下的损耗和发热量进行了计算,并计算出轮毂电机各部分的导热系数及换热系数.对比了3种环氧树脂复合材料的导热性能以及电气绝缘性能,最终选定了氧化铝@石墨烯/环氧树脂复合材料作为本文研究电机的绝缘结构材料.对比分析了绝缘结构分别采用普通绝缘材料以及石墨烯复合绝缘材料的定子温度分布,通过对定子铁心关键位置特征点温度分布的提取,揭示了两种材料条件下轮毂电机各特征点沿轴向温度分布规律,研究表明:石墨烯复合材料能够显著增强轮毂电机定子散热能力.     

屏蔽电机定子温度场的数值计算与分析

以一台15kW屏蔽电机为例,根据其结构特点建立了定子绕组散下线时新的温度场计算模型,给出了屏蔽夹层通水时的屏蔽套表面散热系数。在此基础上建立了电机槽部和端部模型,进而确定了温度场计算的二维和三维计算模型。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,为小型屏蔽电机的温度场计算提供帮助。通过对屏蔽电机二维和三维的温度场计算,研究了温度在轴向、周向分布规律,为该类电机的优化设计提供了参考。     

BSG电机的散热仿真分析

采用逆向工程对某进口电机进行了逆向建模,基于流体力学、传热学基本理论,考虑电机不同零部件热源的差异性以及电机运转时流体流场和温度场的复杂分布,采用有限元数值计算方法,对该电机整机温度场进行了仿真计算。通过与实验数据对比,计算误差均在0.4%内,验证了所建数值模型和采用计算方法的准确性,随后对电机内部零部件温度分布进行了分析研究。该数值模拟方法为电机温度场分析提供了简捷高效的计算方法,从而提高了电机性能的优化效率、促进国外产品的国产化。     

低噪声屏蔽电机定子屏蔽套激振力和受迫振动分析

三相屏蔽电机是屏蔽电泵专属特种电机,该电机的性能优劣对系统振动噪声有很大影响。屏蔽电机气隙内的旋转磁场在定子屏蔽套中感应出涡流,除产生屏蔽套涡流损耗外,该涡流还将与气隙合成磁场相互作用形成径向和切向高频电磁激振力。考虑到定子屏蔽套是薄壁件,与定子齿冠间存在一定的安装间隙,所以在电磁激振力下定子屏蔽套将产生电磁振动和噪声。首先从解析的角度推导得到了径向和切向电磁激振力的数学表达式,进而采用有限元法计算定子屏蔽套典型位置点磁通密度时间谐波和圆周方向上磁通密度空间谐波分布规律及谐波含量,得到了不同屏蔽套材质时的涡流电流密度分布。计算了定子屏蔽套采用哈氏合金时的电磁激振力变化曲线,并与解析计算结果进行了横向对比,验证了解析计算的正确性。最后,计算分析定子屏蔽套的工作模态和在电磁激振力作用下的机械形变,为后续屏蔽电机的减振降噪提供理论依据。     

屏蔽电机机壳内螺旋槽道截面形状对流动及传热影响

对于内置换热器的屏蔽电机而言,增强水冷夹套内部螺旋槽道的换热对于电机的安全运行具有非常重要的意义.本文针对某屏蔽电动机机壳及其内置换热器建立了三维物理模型,基于有限体积法采用RNG k-ε两方程模型,在机壳内侧恒热流密度条件下,进行了一次水管截面形状为圆形、矩形(高宽比分别为1∶1.35、1.35∶1、1∶1)时,一、二次水分别在双螺旋管槽道内的三维湍流流动及传热耦合数值模拟,得到速度与温度分布特征.结果 表明:四种截面形状的螺旋管槽道一次水路、二次水路中均出现二次流,强化了传热;随螺旋管长度增加,一次水采用圆形截面时,机壳温度最低,长宽比较大的1.35∶1矩形截面冷却效果次之.本文模拟结果可为同类型电机及车用电机设计提供理论参考.     

全封闭大功率永磁牵引电机的温度场数值计算

为研究全封闭大功率永磁牵引电机额定工况下的稳态温度场,以一台额定功率为815 kW的永磁同步牵引电机为研究对象,依据成型绕组槽部导热模型,建立了整机三维温度场共轭传热计算模型。考虑旋转磁化、冲压过程和磁密高阶谐波对定子铁耗的影响,以及水套-定子铁心间接触热阻抗对电机温升的影响,采用Fluent软件对电机额定工况下的稳态流场与温度场求解,使用电阻法和埋置检温计法（ETD）测得电机在额定工况下绕组的平均温升、铁心测点和绕组端部测点局部温升,绝对误差分别为-3.7 K、-0.3 K和7.6 K。进一步分析了电机水路和内风路流场分布特性、水套-定子铁心间接触间隙对绕组平均温升的影响以及槽内绕组附近的温升分布情况,最后提出了该类电机冷却系统设计优化方向。     

车用液冷机壳电机定子绕组热性能直接设计法

电动汽车驱动电机极力追求高密度轻量小型化,不断推进电机的冷却散热与热传导技术的进步与发展。为此,开展车用驱动电机的电-磁-热一体化设计方法研究,通过构建一种工程化定子热路模型提出了定子绕组热性能直接设计法及其关键热参数,并直接融入电磁设计中,强化热性能设计的同时也弥补了传统电磁设计热负荷AJ值评估热性能的缺陷。通过快速评估电机的热传导能力和绕组温升,可评估比较不同设计方案的热性能,得到电-磁-热一体化设计的最佳解决方案,从而提升电机持续运行的输出转矩。采用定子绕组热性能直接设计法,改进设计了一台液冷机壳车用永磁同步驱动电机样机,显著降低了定子绕组温升。样机温升试验验证了定子绕组热性能直接设计法及其关键热参数评估热性能的有效性。     

冷却水流速对汽车水冷电机温升影响研究

为获得水冷电机的最佳流速,基于传热学及流体力学理论推导了水冷电机的冷却水流速与电机内部温度的关系。冷却水层流时,电机温度随着流速的增大下降明显;冷却水紊流后,对电机冷却效果进一步增强,但随流速继续增大,电机温度降低程度随冷却水流量增加将出现热饱和;建立了水冷感应电机热网络模型,基于此模型计算了电机额定负载运行稳态温升及不同流速时电机绕组及定子轭部的温度分布;实验测试了样机额定运行及不同冷却水流速时的电机温升。仿真及实验结果与理论分析结果相一致,验证了理论推导的正确性,为水冷电机选择合理的冷却水流速提供参考依据。     

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。     

电机定子绕组端部建模方法对热流场仿真结果影响分析

电机温升是影响电机性能和运行可靠性的主要元素之一,温度校核已成为电机设计过程中的重要环节。目前大多采用电机三维温度场仿真方法,但是因电机端部绕组结构复杂,热流场耦合性强,对计算结果准确性影响较大。建立3种定子绕组端部建模简化方式,使用Fluent仿真软件平台对某感应电动机热流场进行了仿真计算及分析。结果表明,建模时可以将定子端部绕组简化为拉直向上弯折的二维结构,这种简化方式兼具建模时间短、仿真精度高等优点。所得结论对快速进行电机热流场仿真、缩短电机设计周期有一定的参考作用。     

基于全过程移动监督技术的感应电机定子绕组温度实时监测系统

随着物联网技术的发展,如何将物联网技术与非侵入式电力设备运行状态监测技术相结合成为当前研究热点之一。为了探索基于物联网技术的电气设备运行状态监测新模式,以感应电机定子绕组温度的非侵入式在线监测为出发点,首先提出了一种基于自适应法和最小二乘法的电机定子绕组温度辨识方法,并结合当前物联网技术的发展,设计了一种基于全过程监督技术的感应电机全寿命周期监督定子温度监测系统。以1台5.5 kW感应电机为例进行试验验证,结果表明该系统具有较强的鲁棒性。所提出的理念和技术可以为其他大型电力设备的状态监测提供重要参考和技术支撑。     

电网电压偏差对水轮发电机定子温度场的影响

以一台水轮发电机为例,分别采用有限元法和有限体积法对电网电压发生偏差时水轮发电机的二维电磁场和径向通风沟内的二维流体场进行了数值计算;给出了电网电压发生偏差时定子股线和定子铁心的基本铜耗、涡流损耗以及通风沟内各散热表面的散热系数:最后采用有限元法对定子三维温度场进行了计算,分析了电网电压偏差对定子温度场的影响,得出了一些有用的结论。     

整流罩结构对电机机座表面对流传热特性的影响

为了尽可能地降低全封闭风扇冷却（TEFC）电机各部件的温升,避免过高温升对绝缘结构的破坏,采用数值计算方法研究了整流罩结构对TEFC电机机座表面对流传热特性的影响。首先,对一台样机进行温升试验,绕组温升的仿真值与试验值的误差为6.2%,验证了数值计算方法的可行性。其次,在数值计算时将样机三维模型做必要的简化,着重研究了整流罩外径、整流罩端面与翅片端面的间距以及电机转速对机座表面横向平均努塞尔数的影响。最后,结果表明机座表面翅片结构一定时,存在一个最佳的整流罩外径值使机座表面的对流传热效果最佳;整流罩端面与翅片端面接触时,机座表面的横向平均努塞尔数最大,同时机座表面的对流传热能力随着风扇转速的增大而增大。     

凸极电机定子风路变化对热流场影响

随电动机单机容量不断增大,电磁负荷随之提高,电机内部发热量增长显著,通风方案设计将影响峰值温度的数值,对冷却效果起决定性作用。为降低峰值温度,确保电机安全稳定运行,本文以某空冷凸极同步电动机为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,求解三维湍流流动控制方程组,得出定子绕组不同冷却风路布置方案设计情况下的三维流场及温度场的分布特点,分析了定转子各部分风路中空气流量分布特点以及定转子固体部件温度分布情况,得出冷却效果较好的定子空气冷却风路布置。结果表明,凸极电机定子铁心段绕组空气冷却风路布置影响定子绕组峰值区域及数值大小。结果可为大容量凸极电动机通风系统结构设计提供参考。     

采煤机隔爆水冷三相电动机的设计

根据生产发展需要,针对采煤机用防爆型水冷电机的要求,依据电机热量传递图调整了电磁负荷分布,使热源分布进行优化设计,使之更趋合理。散热水路采用了往复式水路,相应提高了电机自身散热能力。通过建立的热传导模型图对电机定子绕组温升进行了计算,并对电机轴和机座以及花键经过了强度校算。试验结果表明,设计的电机在现场运行良好,方法合理有效。