大功率高速永磁电机三维全域热-流场分析

大功率高速永磁电机采用空-水冷混合冷却系统,同时存在水流域和空气流域,常规的单流域数值计算简化模型很难精确计算电机温度场。本文以一台1.12MW、18000r/min的空-水冷高速永磁电机为例,建立三维全域流-固求解域模型,提出多层变尺度网格划分方法,实现对电机网格的精细化控制。采用有限体积法对流体场及温度场进行耦合计算,揭示了水流场与空气流场的流动特性以及电机内各个部件的温度场分布特性。将全域热流场计算结果与实验结果进行对比,验证了计算方法的准确性。基于全流域计算结果,拟合出对流换热系数与双螺旋水道轴向位置的关系式。为高速永磁电机冷却系统优化设计等相关研究奠定基础。     

高速电机发展与设计综述

对高速电机的发展现状进行了分析,总结了现有不同类型高速电机的极限指标,详细论述了高速电机的结构与设计特点,包括定子设计、不同类型转子结构设计、转子系统动力学分析以及轴承选型和冷却系统设计等,最后论述了高速电机发展所面临的问题,展望了高速电机的发展趋势。     

高速永磁电机机组轴系临界转速及振动模态

对于高速电机机组而言,在设计阶段准确预测转子动态特性,尽量减小发生故障的可能性是至关重要的。该文用有限元分析及实验方法计算由柔性联轴器耦合的多跨转子轴系临界转速及振动模态,用有限元软件的弹簧单元模拟弹性联轴器的轴向、径向及扭转刚度,分析联轴器刚度、结构参数对轴系临界转速的影响。研究表明:轴系临界转速及振动模态不同于单转子,可以通过改变膜片的刚度、结构参数等来调整系统某些阶次的临界转速,使转子具有良好的动态特性。     

激光在锥角测量中的应用

介绍用激光测量锥角的原理、方法、数据处理方法及误差分析,并用正弦规和千分表进行了对比测量,结果表明,用激光测量具有更高的测量精度。     

高速永磁电机转子蒸发冷却系统数值模拟

对于大功率高速永磁电机,在高功率密度下转子散热困难,易造成永磁体发生不可逆退磁。为了解决转子的有效冷却问题,采用喷雾式新型蒸发冷却技术,利用相变吸热原理实现空心永磁转子蒸发冷却,基于计算流体力学方法,建立雾滴与空气的传热传质物理模型,对转子喷雾冷却系统进行数值模拟。研究表明,相变传热方式冷却效率高,转子的温度分布均匀,提高了高速永磁电机转子运行的可靠性和稳定性。本文提供的转子蒸发冷却计算方法,为蒸发冷却技术在大功率高速永磁电机转子冷却的应用提供理论依据。     

大功率高速永磁电机柔性转子系统模态分析

高速电机的转速高、转子细长,与常速电机相比接近临界转速的可能性大大增加,当电机额定转速接近临界转速时,电机会发生剧烈的振动,甚至使转子损坏。大功率高速电机的转子长度远远大于转子直径,很难设计为刚性转子,需要穿越1阶临界转速,工作在1阶临界转速和2阶临界转速中间的安全区域,而这个安全区域的范围却很小,这对大功率高速电机转子系统的动力学设计带来了极大的困难。基于一台1.12MW、18 000r/min的高速永磁电机,对转子系统的动力学特性进行理论分析,对有叶轮和无叶轮状态下的转子模态和临界转速进行计算,分析轴承支承刚度、陀螺效应以及转子主要尺寸对临界转速的影响,并通过样机进行了实验验证,总结了相应的规律,为大功率高速电机挠性转子的设计提供了参考。     

大型异步电机结构振动特性的研究

精确计算电机的固有频率和响应,对于预测电机的振动和噪声是至关重要的.文中利用三维有限元分析研究大型感应电机定子的振动模态和固有频率,并分析绕组、端盖、连接筋及安装方式对电机定子固有频率和振动模态的影响;研究表明,对于大型异步电机,定子绕组对固有频率和振动模态有显著的影响,安装端盖和机座固定使定子固有频率上升,通过改变机座及端盖结构可改变定子固有频率,避免发生共振,采用弹性连接筋,可有效减小定子振动的传播.实验验证部分计算结果.     

兆瓦级高速永磁电机通风系统设计与转子表面风摩耗研究

针对兆瓦级高速永磁电机的损耗密度大、散热困难、永磁体在高温情况下易发生不可逆退磁的问题,提出了一种径向与轴向混合的⊥型通风系统,通过流体仿真软件Fluent建立了该种通风系统的3D流体场计算模型,并详细分析了通风系统内的流体分布;同时针对高速电机转子表面线速度高(一般可达200 m/s)、转子表面的风摩耗较大且计算复杂的问题,基于所建立的3D流体场模型和解析法,对兆瓦级高速永磁电机的转子转速、转子表面粗糙度及通风量、风道几何参数、气隙大小对转子表面风摩耗的影响进行了研究计算,并总结了相应的规律。分析结果表明,所设计的混合⊥型通风系统具有较好的湍流特性和散热特性,转子转速和气隙大小是影响风摩耗的主要因素。     

兆瓦级高速永磁电机转子多场耦合强度分析

针对兆瓦级高速永磁电机碳纤维护套转子结构的强度分析问题,以一台1.12 MW、18000r/min高速永磁电机为例,对电机进行了三维流-热-固耦合计算。首先采用有限体积法对电机温度场及流体场进行耦合计算,得到转子温度场分布及其传热规律,通过温升实验验证了仿真计算结果的准确性。再以转子温度场结果为载荷,施加相应约束条件,计算得到转子在服役工况下的应力分布,归纳了碳纤维护套转子在多场耦合条件下强度变化规律。     

激光测量法在圆柱度误差检测中的应用

在机械加工中 ,一般采用带指示表的测量台架和Ｖ形块 (或直角座 )在平板上检测圆柱形工件的圆柱度误差 ,这种方法的测量精度低、手工操作及计算繁琐、可靠性差。另外 ,也可采用配备圆柱度误差测量软件的圆度仪或三坐标测量机检测圆柱度误差 ,但由于仪器价格昂贵 ,测量成本较高 ,且测量结果易受测量力的影响。采用激光技术测量圆柱度误差则具有测量精度高、测量效率高、测量装置结构简单、易于实现、操作方便、测量成本低廉等优点 ,由于激光测量属于非接触式测量 ,因此不存在测量力引起的误差。　　1　测量原理采用激光测量圆柱度误差时 ,根…