异步驱动电机内外冷却系统流变特性分析

以55k W异步驱动电机为例,对电机内部的流体流速、机壳和端部风扇部分流体的运动轨迹等流变特性进行分析,绘出三维流体流动分布图,直观地看出流变特性,进一步地揭示了异步驱动电机的冷却介质的流动特性。     

50 kW永磁同步电机内流体流动特性数值研究

为了阐明中小型永磁同步电机内、外冷却介质流动特性,本文以一台50kW表贴式永磁同步电机为例,基于计算流体力学(CFD)以及传热传质学基本理论,根据共轭传热原理,建立较为细致的三维流动与传热的物理模型.应用有限体积元法,对变频供电情况下的永磁同步驱动电机内温度场及流体场进行了数值计算,通过与实验数据的对比分析,验证了其计算结果的准确性以及求解方法的合理性,最后,对电机外部机壳及内部定、转子域内冷却介质的流体流动特性、传热特性以及运动迹线等进行分析,揭示了中小型永磁同步电机冷却介质性能变化规律.     

异步风力发电机流动与传热分析及优化设计

为了研究兆瓦级风力发电机内部流体流动与传热特性,以1台异步风力发电机为研究对象,基于计算流体力学(CFD)与数值传热学(NHT)基本原理,采用有限体积法对发电机进行整机建模,对流场与温度场进行数值计算。通过与试验数据的对比分析,验证了计算方法的正确性与准确性。对发电机内部流场温度场进行了分析,获得兆瓦级风力发电机冷却介质流动特性。最后,对发电机通风道布置方案下进行了优化,有效降低了发电机热点温升。     

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。     

双馈风力发电机三维温度场耦合计算与分析

根据流体力学以及传热学理论,阐明了流体与固体耦合直接求解温度场的数学关系.基于1.5MW双馈风力发电机电磁结构、通风结构和冷却方式,并结合电机内流体流动与传热特点,以发电机周向1/8区域作为求解域.采用有限体积元法对发电机内流体场和温度场进行耦合求解,并对求解结果进行了详细的数值分析.得出冷却空气在流通区域速度和流量分布规律;在此基础上,研究了电机温升分布规律及传热特性;将计算的结果与实测数据对比,验证了计算结果的正确性.     

大功率双馈风力发电机内部流变特性数值仿真

针对发电机的通风结构及其内部流体的流动特性对电机内热量的传导以及运行性能具有很重要的影响,以一台3MW双馈风力发电机为例,根据流体力学以及传热学理论,建立三维流体场与三维温度场耦合的求解域物理模型,采用有限体积法对其进行数值求解,在利用发电机的整体温升对研究方法及计算结果进行校核的基础上,对发电机内不同冷却介质的速度、...     

CFD分析车用电机螺旋水路的散热特性

车用驱动电机的合理冷却方式至关重要,直接影响电动汽车的运行稳定性。针对冷却方式中螺旋型水路进行详细的计算流体动力学(CFD)分析。在进水面积相同的条件下,针对方形截面的长宽比值不同进行分析,从流体流动迹线、散热系数、水泵功率、温度分布等多方面综合比较,总结散热特性规律为螺旋型冷却流体研究提供依据。通过有限元法(FEM)对螺旋水路的永磁电机进行温度场耦合分析,仿真给出电机整体温度场分布。最后,应用红外热成像仪测试样机机壳的温度分布,验证FEM温度场分布的一致性,并通过监测绕组端部PT100温度,验证FEM仿真温度场精度,保证整车运行可靠性,为车用电机冷却散热的研究提供一些参考依据。     

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。     

异步牵引电机冷却设计的分析与验证

以某异步牵引电机为例,介绍了电机冷却系统设计的过程和主要原则。分析了电机内冷却介质的流动特性并提出改善流量分配的措施;通过对比电机定子绕组温升的计算值与试验值,验证了计算方法;详细分析了海拔高度对空气性质和电机绕组温升的影响,并阐述了在冷却设计时考虑运行环境因素的重要性。介绍的设计思路和结论对异步牵引电机的冷却设计具有一定的参考价值。     

基于流体相似理论和三维有限元法计算异步电动机的定子三维温度场

本文以4500kW异步电动机为研究对象,建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型,给出了求解域的边界条件以及各部分损耗。采用流体相似理论和三维有限元法计算了异步电动机定子三维温度场,并根据通风道内流体流速求出了散热系数。定子径向通风道内冷却流体的流动状态比较复杂,当冷却气体以不同的入射角度入射时,将径向通风道内流场流速及定子温度的分布进行了比较,得出了有益的结论。     

高速电机风摩损耗计算及温升分析

损耗的计算对于电机设计及性能提升具有重要意义，而风摩损耗对高速电机的设计计算尤为重要，高速电机不同于中低速电机，其风摩损耗不能仅通过经验公式计算。为此，本文以一台新型高速双凸极开关磁阻电机为实验样机，根据高速开关磁阻电机的结构特点及通风特性，以流体力学计算为基础建立了风摩损耗流体场物理模型，利用Fluent软件对模型进行有限元仿真计算得到风摩损耗数值，接着分析了摩擦系数及转速对风摩损耗的影响。通过ANSYS对电机建立三维有限元模型，将电机主要部件的损耗值换算为热密度添加到电机模型中，并对其进行热流耦合分析，考虑到电机具有水冷及轴向通风两种冷却方式，仿真对比分析了冷却流体流速对电机冷却效果的影响，结果表明：轴向通风的冷却效果比水道冷却好得多，转子最高温度可降低100℃左右。     

4.25 MW鼠笼异步风力发电机传热特性数值模拟

鼠笼异步风力发电机的散热能力是影响其可靠性的重要因素,需要深入研究电机的传热特性。以一台采用径向-轴向混合通风系统的4.25 MW鼠笼异步风力发电机为研究对象,建立电机铁心范围内半周期三维流体与传热耦合模型。根据电机全域流体场仿真结果及电机实际工作情况进行三维流体与传热耦合模型边界条件及参数的设定,进行电机传热特性数值模拟,求解出电机流体场及温度场。通过分析通风道流量分配及电机各部件温度分布,总结了电机内部传热规律,并验证了电机设计的合理性。     

异步特种电机用动压轴承性能仿真与试验研究

屏蔽电机作为动压滑动轴承支撑的转子系统,要求具备高可靠性。为保证异步屏蔽电机系统的安全稳定运行,支撑异步屏蔽电机转子的动压滑动轴承也必须具备极高的安全性与稳定性。为了研究异步屏蔽电机动压滑动轴承的安全性与稳定性,详细介绍了流体润滑轴承的理论基础,并使用经典紊流修正系数对Reynolds方程进行了修正,计算出了动压滑动轴承的静、动特性参数。采用有限元方法对计算域进行了离散与求解,分析了异步屏蔽电机动压滑动轴承在典型工况下的水膜特性,并研究了转速、载荷、载荷角、轴瓦间隙、宽度、导程等参数对异步屏蔽电机轴承的动静特性的影响规律。     

油冷电机定子冷却结构散热仿真研究

针对电机散热问题，新能源汽车所用油冷电机在定子内部建立冷却结构，引入油来直接冷却定子及绕组。而优化定子冷却结构可以提升电机散热性能来达到提高电机功率密度和效率的目的。定子内部和喷油环通入冷却油后，流动状态复杂多变，故采用计算流体动力学仿真方法，建立油冷电机三维CFD模型，对电机内部流场和温度场进行有限元计算和分析，得到内部流体流动特性和电机温度分布特性。并主要分析定子冷却结构的入油口结构和喷油环关键冷却参数对流场及温度场分布的影响，并加以优化。最终优化的方案相比于优化前的方案，可使电机温度降低5～10°C。试验结果进一步验证了冷却结构散热仿真的准确性，为油冷电机技术的应用和推广提供了有力支撑。     

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.     

多风路空冷汽轮发电机定子内流体流动与传热耦合计算与分析

根据大型空冷汽轮发电机多风路通风系统内流体流动与传热的特点,建立了定子多风路通风系统三维流动与传热耦合计算的物理模型和数学模型,并给出求解域相应的边界条件及假设条件,采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合计算;对定子各个径向通风沟内的流体速度、温度以及电机各部分温度的空间分布特性进行分析,并将耦合场计算结果与实测结果进行比较分析,为多风路大型电机综合物理场的准确计算提供理论依据.     

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。     

基于计算流体力学的非晶合金轴向磁通永磁电机冷却系统设计

采用一种新型材料——非晶合金作为轴向磁通永磁(AFPM)电机的定子铁心。研制非晶合金和硅钢片两种材料的定子铁心,对其损耗特性进行对比,实验数据显示非晶合金替代常规硅钢片作为电机铁心,能够降低电机的铁耗,但是同时由于高频率的选择使得电机转子部分等损耗有所增加。为进一步提高非晶合金轴向磁通永磁电机冷却效率,优化电机设计保证电机的安全运行,对该类电机的冷却系统进行设计。研究四种冷却结构并建立相应的三维流体场数学模型和物理模型,基于计算流体力学(CFD)理论基础,通过有限体积法,在相同的计算条件、网格划分前提下,研究四种冷却结构的热特性和流动特性。优选出螺旋型结构并对其进行具体尺寸参数设计,最后对无隔水板和螺旋结构进行温升试验。试验结果表明,螺旋结构的绕组和转子冷却效率高出无隔水板结构33.1%和26.5%,为该类新型材料的永磁电机冷却结构设计及电磁方案优化提供了指导。     

变频控制下永磁同步电机温度场分析

在变频控制下的永磁同步电机谐波含量大、发热严重,且散热结构复杂。为研究其温升分布规律,该文以一台50 kW永磁同步电机为例,基于计算流体力学以及传热传质学基本理论,根据共轭传热原理,建立包含形状复杂的散热翅及接线盒等结构部件的三维流动与传热的物理模型。应用有限体积元法,对变频供电情况下的永磁同步驱动电机内各部件温升及流体流动进行了数值求解,并着重分析了电机内主要结构部件的温升空间分布特性。通过与实验数据的对比分析,验证了其计算结果的准确性以及求解方法的合理性,为中小型永磁同步驱动电机的设计提供一定的参考和实际工程价值。     

高压异步电机外风扇流场数值计算及优化

为了研究和提升电动机外风扇的冷却能力,依据计算流体力学理论,以YJKK500-4、2 500 kW中型高压异步电机为例,建立电机外风扇区域的三维数学模型和物理模型,给出相应的基本假设和边界条件,并进行数值计算和分析,得到了外风扇区域的三维流体场分布;计算并给出了风扇的外特性曲线,并用实验进行了验证;在风扇叶片长度不变的情况下,改变风扇叶片的偏转角度,通过分析风扇的主要性能参数和计算区域流体的流动特性,得到风扇叶片偏转角度的最优值。计算结果表明,风扇叶片的偏转角度直接影响风扇的冷却能力。研究结果为高效率电动机的风扇优化设计提供了理论依据。