高速感應(yīng)電機(jī)磁-熱耦合研究及溫度場計(jì)算.pdf

1、高速感應(yīng)電機(jī)以其轉(zhuǎn)速高、功率密度大、結(jié)構(gòu)小而緊湊等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，它可直接與負(fù)載相連，省去了機(jī)械傳動裝置，提高了傳動精度和效率。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，其損耗比普通電機(jī)大很多，高損耗引起的溫升對絕緣材料性能、電機(jī)的效率和壽命有重要影響。因此在高速感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)階段，對損耗的特性和溫度場的計(jì)算意義重大。
　　本文設(shè)計(jì)并制造了一臺2極24槽的高速感應(yīng)電機(jī)，主要研究了以下三方面內(nèi)容:
　　(1)對高速感應(yīng)電機(jī)的損耗特性進(jìn)行了分析和計(jì)算

2、，研究了趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)對銅耗的影響;渦流損耗、磁滯損耗和額外損耗的鐵耗分離計(jì)算方法;利用經(jīng)驗(yàn)公式對角接觸球軸承的損耗進(jìn)行精確計(jì)算;采用解析算法對風(fēng)摩損耗精確計(jì)算。最終將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明:全面考慮電機(jī)各損耗得出的溫度場更接近于真實(shí)值。
　　(2)對高速感應(yīng)電機(jī)瞬態(tài)電磁場進(jìn)行了有限元分析，研究了氣隙磁密和定子磁密的變化規(guī)律;對電機(jī)性能進(jìn)行了聯(lián)合仿真計(jì)算;最后利用有限元法對高速感應(yīng)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的電磁損耗進(jìn)行了

3、分離計(jì)算。
　　(3)采用磁-熱耦合有限元法對角接觸球軸承溫度場和電機(jī)整機(jī)溫度場進(jìn)行了計(jì)算，同時(shí)也采用等效熱路法對電機(jī)整機(jī)進(jìn)行溫度場計(jì)算，制造了試驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了溫升測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用磁-熱耦合有限元法計(jì)算精度要高于等效熱路法;另外，從高速感應(yīng)電機(jī)的熱特性出發(fā)，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行了開孔優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對開孔后的轉(zhuǎn)子進(jìn)行了溫度場和動力學(xué)仿真計(jì)算，仿真結(jié)果表明:轉(zhuǎn)子開孔有利于轉(zhuǎn)子的散熱，優(yōu)化電機(jī)溫度場的分布，而且會增大轉(zhuǎn)子的一階固有頻率和臨界轉(zhuǎn)