本文關鍵詞：基于溫度場和流場的一種同步機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計

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【摘要】：電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)有一百多年的歷史,它不僅是國民經(jīng)濟各行業(yè)中的關鍵設備,而且在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽靡苍絹碓綇V泛。電機在運行過程中產(chǎn)生各種損耗,這些損耗作用于電機相應部件使電機溫度升高,這將直接影響到電機的出力、效率等性能和經(jīng)濟技術(shù)指標,同時也直接影響到電機運行的可靠性和使用壽命。溫度場計算是大型同步機設計的主要任務之一,在電機狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中,其重要的判據(jù)之一也是溫升數(shù)值。準確地預測大型電機的溫度場分布,尤其是對最高溫度點的數(shù)值預算非常重要。本文通過數(shù)值模擬分析一種同步機的溫度分布,采用有限體積法的Ansys Fluent計算模擬了一種大型同步機的溫度分布和流場分布情況,同時對該同步機進行了優(yōu)化設計和改進設計,并對各設計方案進行模擬結(jié)果分析。原結(jié)構(gòu)同步機的流場模擬結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時雖有大風量產(chǎn)生,但由于定子徑向通風道小,很難有效的通過定子到外圍。在定子繞組端部,由于端部空間與外框架未形成有效的通路,風速在此循環(huán),無法有效的將熱空氣帶走。溫度場模擬結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)子部件溫度明顯高于定子部件溫度,巨大的溫差不利于有效利用定轉(zhuǎn)子繞組絕緣特性。優(yōu)化設計后電機鐵心長度縮短18%,降低了該電機的生產(chǎn)成本,而且使最高溫度降低2.8%,并縮小了定轉(zhuǎn)子線圈溫度差。改進方案在優(yōu)化方案基礎上增設通風孔,最終使得最高溫度降低5.5%,定轉(zhuǎn)子線圈溫差縮小至8K,流量增加了33.6%。并能滿足該電機的F級絕緣B級考核要求。
【關鍵詞】：同步電動機 溫度場 流場 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM307
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 大型電機冷卻問題13
• 1.3 電機通風方式13-16
• 1.4 本文研究的方法及內(nèi)容16-18
• 第2章 計算流體動力學理論基礎18-24
• 2.1 流體動力學控制方程18-22
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程18-19
• 2.1.2 動量守恒方程19
• 2.1.3 能量守恒方程19-20
• 2.1.4 湍流控制方程20-22
• 2.2 通用控制方程形式22
• 2.3 本章小結(jié)22-24
• 第3章 電機溫度升高計算方法24-34
• 3.1 電機損耗24-25
• 3.2 溫度場的數(shù)值解法25-30
• 3.3 ANSYS FLUENT介紹30-34
• 第4章 同步機的傳熱耦合的溫度場計算34-48
• 4.1 同步機的參數(shù)34
• 4.2 同步機模型34-35
• 4.3 Fluent計算設置35-43
• 4.4 同步機數(shù)值模擬計算結(jié)果分析43-46
• 4.4.1 流場分析43-45
• 4.4.2 溫度場分析45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第5章 同步機溫升改進方案計算48-56
• 5.1 優(yōu)化方案：縮短鐵心長度48-51
• 5.2 改進方案：在優(yōu)化方案上建立通風孔51-54
• 5.3 本章小結(jié)54-56
• 第6章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 總結(jié)56
• 6.2 展望56-58
• 參考文獻58-60
• 致謝60-61
• 學位論文評閱及答辯情況表61

【共引文獻】

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本文編號：1093798