高速感應電機磁-熱耦合研究及溫度場計算.pdf

1、高速感應電機以其轉速高、功率密度大、結構小而緊湊等特點得到廣泛應用，它可直接與負載相連，省去了機械傳動裝置，提高了傳動精度和效率。在高速運轉下，其損耗比普通電機大很多，高損耗引起的溫升對絕緣材料性能、電機的效率和壽命有重要影響。因此在高速感應電機的設計研發(fā)階段，對損耗的特性和溫度場的計算意義重大。
　　本文設計并制造了一臺2極24槽的高速感應電機，主要研究了以下三方面內(nèi)容:
　　(1)對高速感應電機的損耗特性進行了分析和計算

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

3、分離計算。
　　(3)采用磁-熱耦合有限元法對角接觸球軸承溫度場和電機整機溫度場進行了計算，同時也采用等效熱路法對電機整機進行溫度場計算，制造了試驗樣機進行了溫升測試，實驗結果表明:采用磁-熱耦合有限元法計算精度要高于等效熱路法;另外，從高速感應電機的熱特性出發(fā)，對轉子進行了開孔優(yōu)化設計，并對開孔后的轉子進行了溫度場和動力學仿真計算，仿真結果表明:轉子開孔有利于轉子的散熱，優(yōu)化電機溫度場的分布，而且會增大轉子的一階固有頻率和臨界轉