压缩机电机的预应力模态分析

模态分析是研究电机振动噪声问题不可或缺的一环,以一台额定功率为1.98 kW的压缩机用永磁电机为例,分析了热应力和过盈应力对电机结构径向各阶模态固有频率的影响。首先分析了绕组以及建模对电机结构模态分析的影响;然后从理论上解析了电机过盈配合量的选取范围,通过热-结构耦合的有限元仿真对压缩机电机温升最高工况时铁心与机壳的热变形大小进行了分析,结合过盈量的选择范围从振动噪声抑制角度选取最佳过盈配合量;最后建立了压缩机预应力模态仿真模型,分析了热应力和过盈应力对压缩机模态固有频率的影响。考虑热应力和过盈应力效应,能够有效地精确计算整机模态,提高空调压缩机NVH性能评估的准确性。     

异步电机转子三维温度场及热应力场研究

针对异步电机转子温度场及热应力场难以测量,转子导条经常发生断裂故障等问题,以一台Y100L-2型电机为研究对象,采用有限元法建立电机转子三维导热模型.在理论分析的基础上,结合实验测量,对模型边界条件进行确定,并以此为基础对转子温度场和热应力场进行仿真研究.研究结果显示电机转子温升的高低直接影响热应力大小,温升越高,热应力越大;转子导条热应力的分布在各个方向上并不均匀;在负载电机转子温度较高时,不均匀的热应力将直接影响电机寿命,是转子导条断裂的主要原因之一;负载时,整个转子热应力最大值出现在导条与端环连接处,说明该处最容易发生断裂故障,这一结论也与电机实际情况相符;导条法线方向正热应力要大于剪切热应力,与国内外相关研究结果比较,仿真结果在分布规律上基本一致.     

基于热网络的异步电机过载保护模型及数字算法

以试验样机为例,依据电机内部不同的发热源将电机分作五部分,即定子铁心和机壳、定子槽绕组、定子绕组端部、转子导条和转子铁心,分别应用集总参数法建立了五阶的热网络分布模型.在保证模型精度的前提下,利用零极点对消法对五阶热模型进行了降阶简化,从而得到了反应电机温升主要特性、精度高、计算简单的低阶热网络模型.对低阶热模型进行离散化,得到了适用于智能电机过载保护继电器的数字算法.     

轨道牵引电机导条涨紧方案

转子导条涨紧是保障轨道牵引电机端部稳定性的重要工序。为了识别涨紧方案对导条槽内紧固特性的影响,优化了转子涨紧制造工艺。应用有限元塑性分析方法,得到涨紧时的应力与变形分布,对导条槽内接触状态与接触压力进行了分析,识别出不同涨紧方案下导条侧边受力相关性影响。同时,基于该方案下的工艺验证与仿真分析结果吻合度高,对牵引电机铁心结构设计与应用具有一定指导意义。     

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。     

考虑实心体涡流影响的笼型实心转子电机起动工况导条电流分布的解析计算

笼型实心转子感应电机实心体与导条感应电流相互耦合,尤其是两极电机起动时,实心体涡流对导条电流分布产生很大影响,使导条电流密度由槽口至槽底呈现先减小后增大的不对称U型分布.传统计算方法会导致转子参数计算误差较大,严重影响电机设计的准确性.该文建立考虑磁场饱和效应的二维多层电磁场解析模型,求解两极笼型实心转子感应电机起动工况下的磁场分布.在此基础上,计及转子铁心轭部感应电流影响,建立转子导条电流解析计算模型,并求解电机在起动运行时笼型导条电流密度的分布.最后,通过与有限元仿真结果对比,验证不同电压下起动时,所求解的导条电流密度分布规律的准确性.结果表明所提出的计算方法适用于包括两极电机在内的各种极数笼型实心转子感应电机,为该类电机起动参数及性能的准确计算提供了参考.     

开槽实心转子电机转子端部系数的计算与比较

开槽实心转子异步电机转子的三维非线性涡流场计算量大,常采用二维有限元结合光滑实心转子端部系数的方法简化计算。但在转差率增大时,采用光滑转子端部系数仿真计算的误差明显增大。根据开槽实心转子涡流分布随转差率变化的规律,提出适用于全转差率范围的开槽转子端部系数。依据该端部系数修正转子电阻率,并采用非线性有限元计算开槽实心转子电机电磁场,可考虑转子端部效应以及定、转子铁心磁路饱和的影响。在不同工况下,对两台不同转子槽数的开槽实心转子样机分别采用不同转子端部系数进行仿真计算,并与实验结果比较。该文提出的开槽转子端部系数的仿真与实验结果较吻合,且在转差率较大时,开槽转子端部系数随转子槽数增多而增大。可为准确计算开槽实心转子电机参数及其设计优化提供依据。     

高速永磁电机转子过盈配合设计及仿真研究

永磁体不能承受电机高速运行时产生的拉应力,通常在永磁体外表面装配非导磁合金钢护套,通过过盈配合连接来保护永磁体。过盈量的选取非常重要。介绍了一种转子护套和永磁体过盈量的设计方法,通过设计实例,利用解析法计算转子护套和永磁体在静态装配、冷态运行和热态运行三种不同工况下的应力,对热套工艺参数和松脱转速进行了计算,并且进行了有限元仿真验证。对过盈配合的影响因素进行了研究,为高速永磁电机转子护套与永磁体过盈量的设计提供了依据。     

基于多场量的笼型感应电机三维瞬态磁热固耦合计算分析

以一台小型感应电机为例,参考样机转子斜槽结构,利用有限元法,对电机进行了三维瞬态磁-热-固单相耦合计算。首先计算了电机在额定负载情况下的三维电磁场,计算中考虑了端部绕组对电机的影响。以三维电磁场节点的损耗密度结果为载荷,耦合到三维温度场模型中作为热源,施加边界条件,模拟了电机在额定负载情况下的瞬态温度变化过程,得到了不同时刻电机温度分布及各点温度随时间变化曲线。对比不同时刻温度分布,总结出电机内部传热规律,通过温升实验验证了仿真计算结果的准确性。最后,以转子的瞬态温度场结果为载荷,施加相应约束条件,计算并得到了转子鼠笼热应力分布情况,找到了鼠笼易断裂的位置并分析受力的原因。该文采用的计算方法可为电机多物理场耦合计算,及研究该类电机断条故障原因及导条断裂过程分析提供参考。     

井用潜水电动机的基本结构与主要特点(六)

(3)机内油冷却、机外水冷却方式 充油式电动机内腔充满绝缘润滑油,它的定子铁心、定子绕组、转于铁心和转子绕组(转子导条和转子端环)等均浸在油中.电动机定子铁损耗、定子槽部绕组的电阻损耗和端部绕组的部份电阻损耗所产生的热量直接通过定子铁心,经机壳传给流经机壳表面的井水带走.转子绕组的电阻损耗和转子铁损耗所产生的热量,一部份经气隙直接传给定子,经定子传给电动机外的井水带走;另一部份传给转的油中,此部份热量与定子端部绕组传给内腔油液的另一部份电阻损耗热量以及机械损耗所产生的热量一起,经内腔所充油液传给定子、机壳和轴承座,最后也通过定子、机壳和轴承座等零部件的表面传给井水带走.     

高速永磁电机综合设计与分析

高速非晶合金永磁电机设计受电磁、机械、温升的制约,因此高速非晶合金永磁电机的设计是一个多物理场综合设计的过程。针对高速非晶合金永磁电机设计受多物理场制约的问题,基于多物理场的分析方法,分析了非晶合金材料对高速永磁电机电磁性能的影响;研究了内置式永磁转子在高速运行状态下的应力分布,并分析了轴承支撑刚度对转子系统临界转速的影响;针对高速非晶合金永磁电机损耗分布特点研究了其温度场的分布。基于提出的多物理场综合设计方法,设计并制造了一台额定功率15 k W、最高转速30 000 r/min的高速内置式非晶合金永磁电机,并对样机进行了试验,验证了仿真分析与设计方法的可行性,为高速非晶合金永磁电机的设计提供参考。     

感应电机转子绕组故障仿真与实验研究

从仿真计算与实验两方面对感应电机转子绕组故障进行研究。首先分析断条数量对电机的影响：讨论了转子断条故障后转子备导条电流以及备段端环电流分布及变化情况，转子断条数量与定子电流中转子绕组故障特征量的关系。转子断条位置对电机影响很大，过去没有引起人们的重视，该文对此进行深入研究，分析电机转子断条位置与故障特征量之间的关系，转子断条位置与转子导条电流、转子端环电流之间的关系，并总结出其规律，指出哪些位置导条进一步断裂的可能性较大。该文还揭示了过去人们试图把故障特征量的大小作为电机转子断条根数多少的判据的局限性，提出了把断条引起电机的不对称性作为电机转子绕组故障程度判据的新的理论。     

基于磁热耦合法的电机模型参数计算

基于有限元法与集总热网络法建立电机温升模型,仿真计算电机瞬态温升。针对电机温升模型参数繁多且计算复杂的问题,从损耗分布和热量传递的角度,系统研究了电机的电磁参数和热参数。根据电机的结构参数建立物理模型,通过电磁仿真结合解析计算修正漏感参数,计算配置端部及外壳换热系数,等效处理定转子气隙对流系数,采用磁热耦合法计算温升。通过试验与仿真对比电机主要部位温升,验证了电机参数计算的准确性。     

电动机转子中频焊吊具的设计

交流电动机转子笼条与端环（端环为盲孔）焊接采用中频感应钎焊。焊接前需将电动机转子吊放到中频焊机上,根据不同的电动机轴的形式,使用两种形式的吊具。它们结构简单,操作安全方便。     

真空干泵用横向磁通开关磁阻电机对比分析

为了解决真空泵用电机工作在真空环境中,转子不易散热的问题,需要严格控制真空泵用电机的温升,从而提高系统运行的稳定性。开关磁阻电机（SRM）转子无绕组,转子损耗较小,整体温升较低,对于提升真空泵用驱动电机的性能具有重要意义。在传统SRM的基础上,设计了一款真空泵用横向磁通SRM,由于定子绕组空间较大,有利于电机散热,进一步减少了定子的损耗,从而降低了电机的整体温升。最后,对同功率、同体积的异步电机、径向SRM和横向磁通SRM进行了温度场、轴承的热应力和热形变的对比分析。结果表明,横向磁通SRM的温升、轴承的热应力和热形变均最小,说明横向磁通SRM作为真空泵用驱动电机的可行性。     

异步电动机起动时的轴向温度场计算

介绍一种新的(?)三维方法。用这种方法可计算异步电动机起动时的轴向温度场分布。该法能简化三维瞬态温度场的计算并节省计算时间。它还可用来计算起动时导条和端环的温升,具有足够的精度。一般来说,用这种方法计算的温升与试验值是吻合的。     

铜转子三相异步电动机温度场流场耦合分析

研发了一台应用在石油顶驱钻井设备的强迫风冷铜转子三相异步电机,首创了无机座设计、定子铁心轭部开通风孔、定子绕组端部环氧树脂密封、采用焊接铜条鼠笼转子等关键技术,满足了电机在频繁起停、过载、盐雾等工况下,对电机温升的苛刻要求。建立了温度场流场流固耦合模型,分析了电机额定负载工况下的各零件稳态温度分布以及瞬态温度随时间变化趋势。仿真计算和温升试验结果表明,沿电机的轴线方向,中后段位置温度较高,没有局部过热点。试验验证了建立的温度场流场耦合模型和仿真结果的合理性,温升满足电机H级要求。在耦合模型的基础上,分析了风道入口压力和定子铁心通风孔径变化对电机温升的影响,为改进电机冷却结构提供理论基础。     

定子通风槽钢对中型高压电机内温度场的影响

该研究以一台YKK450-4、500 k W中型高压异步电动机为例,结合电机的结构尺寸,建立了高压异步电机三维定转子径向通风沟以及与之相邻铁心段的流体与固体耦合数学模型和物理模型;基于流体力学和传热学的理论知识,给出假设条件和边界条件,进行仿真计算,分析了计算区域的温度场;最后在定子通风槽钢长度不变的基础上,改变定子通风槽钢近轴端的径向位置,对通风沟进行重新建模,得到定子通风槽钢近轴端的径向位置对电机内温度场的影响。计算结果表明,通风槽钢的径向位置影响定子绕组的冷却效果。研究结果为提高电机的散热性能,对电机进行通风结构的优化设计提供了理论依据。