高功率密度永磁同步电动机散热设计及热场分析

高功率密度永磁同步电动机由于单位体积上所折合的输出功率大而具有广阔的应用前景.但单位体积上输出功率大的同时,发热量大,导致整机温升严重,合理的散热设计对高功率密度电动机至关重要.先计算电动机额定负载运行时的各种损耗值,分析电机温升特点,再合理地设计电机的冷却结构,最后对电机进行热场仿真分析.以一台21kW、11000 r/min航空油泵电机设计为例,对电机进行了散热结构设计及热场分析.试验数据表明,电机发热计算及热场分析准确,冷却结构设计合理.     

异步电动机的功率密度与转矩密度分析

从电动机功率密度及转矩密度的定义出发,以Y2系列（IP54）三相异步电动机的技术数据为依据,对Y2系列部分型号规格的异步电动机的功率密度及转矩密度进行了详细的计算,对计算结果进行了分析和比较,并通过图表形式给出了不同极数、不同功率等级电动机的功率密度及转矩密度的变化情况。本文所分析的是一般用途基本系列电动机的功率密度和转矩密度情况,其结果可以用来作为一种基本参照标准,对研究与设计其它高功率和高转矩密度电机具有一定的参考价值。     

采煤机隔爆水冷三相电动机的设计

正随着煤矿开采效率的提高,对采煤机电机的功率密度要求不断加大,原配套的专用隔爆电动机(额定功率125 kW、额定电压1140 V、额定电流80 A、额定频率50 Hz、4极、S1工作制)因限于采煤机机体的安装空间,电动机外形尺寸较小,散热能力差,致使电动机温升过高。兖州矿业(集团)公司机修厂接到改造任务后,主要从电磁优化设计、定子绕组温升、水路结构设计及机     

薄煤层采煤机用水冷电机设计

基于研发200kW薄煤层采煤机用隔爆型感应电动机项目,配合整体电磁方案设计工作,采用有限元软件进行了感应电动机的电气性能计算、冷却系统水路压力和流量计算、长时工作制S1或短时工作制S2的电机主要部件温度场分析。解决了薄煤层采煤机电机设计的关键问题,具有较高的实用性。     

高功率密度高效率高压三相异步电动机的研制

以YGKK450-4-1 720 kW-6 kV电机为例,介绍了高功率密度高效率高压三相异步电动机的研制过程及其试验结果。针对高功率密度和高效率等特点,提出了一些应对措施,如对电磁参数、内外风路结构、定转子结构等进行优化和仿真分析。通过试验及与类似电机的对比,说明了优化仿真计算的正确性,以及YGKK450-4-1 720 kW-6 kV电机的先进性。     

基于热网络法的高功率密度异步电动机定子温升计算

为准确计算定子温升，对计算区域进行了合理的网格剖分，建立了异步电机定子的热网络数学模型，采用高斯-赛德尔迭代法对模型进行了求解。实验结果表明，采用热网络法计算电机定子温升具有较高的准确性。基于热网络法的高功率密度异步电动机定子温升计算实用、可靠。     

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。     

采煤机用牵引电机发热与传热耦合研究

采煤机用牵引防爆型水冷电机受安装空间限制,功率密度大、电磁负荷高,发热严重,针对其特殊结构及换热机理,建立了发热和传热耦合模型,给出了水套内外的对流换热系数的确定方法,采用有限体积法对电机的定转子及冷却水套的温度场进行了计算分析。计算结果与试验数据对比证明所建耦合模型可真实模拟电机实际传热机理。结果表明电机转子近似为等温体,气隙的热阻使得其温度远高于定子。而电机定子温度最高处位于上层绕组靠近槽楔处。调整冷却水的流速和水套结构对电机的温度分布有较大影响,适当的水速和水套结构,可达到最小代价获得最佳冷却效果。研究结果可作为采煤机牵引电机热控制及优化设计的理论基础。     

双转子感应电机性能研究

阐述了双转子感应电动机基本结构和工作原理,指出了双转子感应电动机与传统感应电机的共同点和区别。建立双转子感应电动机的数学模型并进行仿真分析,经实验验证,表明双转子感应电动机具有激磁电流小、电机损耗低、功率因数高及功率密度高等优点,比传统感应电机更适合风机和水泵类等长期运行的变负载设备的驱动。     

基于MagNet的高功率密度无刷直流电动机电磁设计

研究了一种基于有限元分析软件MagNet的电机场路结合设计方法,设计了一台11kW高功率密度无刷直流电动机,完成了样机试制和测试。试验数据验证了设计方法,电机可以实现高功率密度、高效率运行。该方法对于提高高功率密度无刷直流电动机电磁设计的精度具有参考作用。     

VVVF变频器驱动高功率密度异步电机的电源谐波研究

为了探讨电源谐波对VVVF变频器驱动高功率密度异步电机运行性能的影响,采用异步电机的谐波等效电路法分析了谐波对电机损耗和转矩的影响,建立了变频器驱动高功率密度异步电机的系统模型,给出了不同电源下电机损耗和转矩的仿真结果及电机和变频电源最佳匹配的方法。仿真结果表明,电源谐波加剧电机发热,降低电机的带栽能力和功率密度。     

超高功率密度感应电机电磁场及转矩特性分析

超高功率密度感应电机存在非线性现象,如齿槽效应、挤流效应、电涡流效应、饱和效应等,和普通感应电机比,尤其突出,严重影响电机电磁场的分布。传统的磁路分析方法很难准确分析这些非线性现象对电磁场分布的影响。文章利用有限元分析软件(ANSYS)对某1.8kW/kg的超高功率密度感应电机在不同运行状态下的电磁场分布以及转矩特性进行了详细研究,精确地描述了这些非线性现象对该型电机电磁场的分布和电磁转矩的影响,对超高功率密度感应电机的电磁场设计和分析有一定指导作用。     

螺旋桨飞机模型风洞实验驱动电机发热研究

针对螺旋桨飞机模型带动力风洞实验要求,通过气动性能分析提出驱动电机的技术指标,在满足结构约束的条件下,通过合理设计电机的电磁负荷、校核发热、采用高效冷却装置等,研制出短时工作制高功率密度三相异步电机。重点研究该高功率密度电机的发热与冷却问题。实验结果表明,使用该方法设计的电机满足了风洞实验要求,具有较高的性价比和较强的工程应用价值。     

大功率输送机用隔爆型三相异步电动机的设计

阐述了大功率输送机用隔爆型三相异步电动机的整体设计及结构的创新设计。解决了大功率隔爆型电动机设计中的接线盒电缆引入装置互换、轴承温升、绝缘、内风循环等方面问题。大功率输送机用隔爆型三相异步电动机的研制成功不仅能填补国内该类电动机的空白,也替代了进口产品,为企业增加经济效益。     

1841高导热浇注胶的研制及应用

研制了由海因环氧树脂、高导热填料、固化剂及增韧剂等合成的船用电机端部1841高导热浇注胶,分析了其产品性能、使用特点和应用工艺,并与国外同类产品进行性能对比,结果表明:1841高导热浇注胶能满足电机浇注材料的性能和工艺要求,可以替代进口产品STYCAST2850高导热浇注胶使用。     

Technical evolution of permanent magnet synchronous motors for home appliances

This paper reports on the highly efficient motor technologies used in home appliances in Japan. The permanent magnet synchronous motor (PMSM) is especially suitable because the use of permanent magnets does not require any extra current to produce magnetic power in the rotor, or any other kind of energy. In Japan, there has been a rapid shift from induction motors to PMSMs, and in this paper we will show several examples of PMSMs as applied to the home appliance field. It can be seen that great improvements have been made in high‐efficiency motor technologies. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Induction versus permanent magnet motors

It is clear that a premium will continue to be placed on energy efficiency in motors. The circumstances around global warming and the availability of future oil supplies only increase the focus on electric motors as key elements in the efficient utilization of energy resources. PMs offer an important tool in the quest for cost-effective ways to further increase motor efficiencies. The characteristics of PM motors are sufficiently distinct from that of induction motors that users need to understand their operation to ensure successful applications. The nonsalient PM rotor construction provides high efficiency and high-torque density, whereas the salient pole construction offers some distinct advantages, especially with regard to system issues. Full flexibility to use other than 50 or 60 Hz base frequencies to further optimize performance obviously requires application with an inverter. Once the decision is made to use an inverter, the variable-frequency degree of freedom, with regard to pole selection, works in favor of the PM motor design. The improving performance to cost relationship of PM materials is getting to the point where the increased power density of the PM motor can be large enough to offset the cost of the magnets. While the authors would not suggest that PM motors are going to replace the widespread usage of induction motors, the PM motors provide an interesting alternative, especially in the case where an inverter is to be used in the application. It is for those inverter-fed applications that the first usage is expected in the pulp and paper industry.     

电动汽车轮毂电机技术的发展现状与发展趋势

轮毂电机具有结构紧凑、传动效率高、控制和转向灵活等优点。由轮毂电机驱动的电动汽车是新能源汽车重要的发展方向。通过各种电机的对比,认为永磁同步电机效率高、功率密度高、可靠性好,是轮毂驱动电机一个较好的选择。总结了电动汽车轮毂电机国内外的应用概况,介绍了轮毂电机电磁设计优化、控制策略及散热方式和结构方面进行的研究和工作,最后探讨了我国电动汽车轮毂电机研究中存在的问题,展望了轮毂电机未来的发展方向。     

石油钻机用电机的国产化

介绍了研制的可替代进口的YZC800系列石油钻机用电动机。叙述了该电机特有的制作工艺。并批量生产用至海洋石油钻机上,实现了国产化。