本文關鍵詞：高速外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機機械特性分析與溫升計算

  更多相關文章： 高速外永磁轉(zhuǎn)子電機 強度分析 冷卻系統(tǒng)設計 溫升計算

【摘要】：一種新型的高速電機在高速壓縮機與風機等飛輪儲能系統(tǒng)、高速機床主軸電機等領域具有廣闊的應用前景。高速外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機具有體積小、效率和功率密度高、一體化程度高等卓越優(yōu)點,已成為國際高端裝備制造領域研究熱點之一。目前國內(nèi)外大多數(shù)高速永磁電機常采用內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),為保護永磁體以承受巨大的離心力,需要加裝保護套等裝置,而使電機等效氣隙增加、永磁體用量增加、氣隙磁密降低,本文研究的外永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)高速電機則可避免這些問題。本論文針對高速外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機高速運行時的機械強度與動力學特性進行計算分析,并設計了永磁體的保護方法;對于高功率密度電機溫升較高的問題,本文設計兩種冷卻系統(tǒng)方案并進行冷卻效果的對比。主要研究內(nèi)容包括:(1)在充分研究高速外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機的結(jié)構(gòu)特點和運行原理的基礎上,對爪極電機的主要尺寸進行設計。利用適合于高速高頻工況及三維復雜結(jié)構(gòu)的軟磁復合材料特性來考慮電機定子磁密的非線性。利用三維電磁有限元計算軟件,分析此電機的靜態(tài)和瞬態(tài)場性能,為該類電機電磁設計與性能分析提供了可靠依據(jù)。(2)建立基于有限元方法的高速外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機強度計算模型,并利用有限元方法對外永磁轉(zhuǎn)子軛部和永磁體進行應力場分布的計算,并研究轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尺寸對轉(zhuǎn)子應力分布的影響及削弱永磁體拉應力的方法;后續(xù)建立了轉(zhuǎn)子動力學計算模型,采用有限元方法計算外永磁轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與模態(tài)振型,分析本文電機的安全運行速度范圍,確保電機可長時間可靠運行。(3)在得到高速外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機各部分損耗的基礎上,本文建立了流體場溫度計算模型,對電機的溫升分布進行計算。針對高速永磁電機功率密度和損耗密度大、散熱困難的問題,本文提出了軸內(nèi)冷卻系統(tǒng)和定子間冷卻系統(tǒng),并利用二相流方法分別對兩種冷卻系統(tǒng)的冷卻效果進行計算,并分析了水路橫截面積與流體流速對電機各部分溫升的影響規(guī)律。
【關鍵詞】：高速外永磁轉(zhuǎn)子電機 強度分析 冷卻系統(tǒng)設計 溫升計算
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM351
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外爪極電機的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 高速電機機械及溫度場分析研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 高速電機機械特性研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 高速電機溫度場分析研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 課題的主要工作內(nèi)容16-18
• 第2章 軸向分段式外永磁轉(zhuǎn)子爪極電機的設計與三維磁場分析18-25
• 2.1 爪極電機的運行原理18-20
• 2.1.1 爪極電機結(jié)構(gòu)特點18-19
• 2.1.2 軟磁復合材料特性19-20
• 2.1.3 爪極電機工作原理20
• 2.2 爪極電機設計20-22
• 2.2.1 爪極電機設計方法20-21
• 2.2.2 爪極電機定子設計21-22
• 2.2.3 爪極電機轉(zhuǎn)子設計22
• 2.3 爪極電機三維磁場分析22-24
• 2.3.1 靜態(tài)場分析22-24
• 2.3.2 瞬態(tài)場分析24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 外永磁轉(zhuǎn)子高速電機的強度計算與動力學分析25-38
• 3.1 外永磁轉(zhuǎn)子強度計算25-34
• 3.1.1 轉(zhuǎn)子強度解析計算模型25-27
• 3.1.2 轉(zhuǎn)子強度有限元計算模型27
• 3.1.3 解析計算與有限元驗證27-30
• 3.1.4 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尺寸對強度的影響30-31
• 3.1.5 轉(zhuǎn)子強度削弱方法的研究31-34
• 3.2 轉(zhuǎn)子動力學分析34-37
• 3.2.1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學理論分析34-35
• 3.2.2 轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速與模態(tài)振型有限元分析35-36
• 3.2.3 陀螺效應對臨界轉(zhuǎn)速的影響36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第4章 軸向分段式外永磁轉(zhuǎn)子高速爪極電機的溫升計算與冷卻性能分析38-54
• 4.1 電機內(nèi)部傳熱的基本理論38-41
• 4.2 冷卻系統(tǒng)的概述41-42
• 4.3 冷卻系統(tǒng)的設計42-45
• 4.3.1 軸內(nèi)冷卻系統(tǒng)的設計43-44
• 4.3.2 定子冷卻系統(tǒng)的設計44-45
• 4.4 不同冷卻方案的有限元模型和邊界條件45-47
• 4.5 高速爪極電機的溫升計算與冷卻性能分析47-53
• 4.5.1 溫升計算模型的建立與前處理47-49
• 4.5.2 軸內(nèi)冷卻系統(tǒng)的溫升計算與冷卻性能分析49-50
• 4.5.3 定子間冷卻系統(tǒng)的溫升計算與冷卻性能分析50-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 結(jié)論54-55
• 參考文獻55-58
• 在學研究成果58-59
• 致謝59

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：659758