牵引用永磁同步电机温度场集总参数热网络法分析

永磁同步牵引电机具有效率高、体积小、功率密度高等优点,在城际铁路运输领域应用越来越多,具有广阔的发展前景。但随着永磁同步牵引电机的单机容量日益增大,其内部损耗也随之不断增加,损耗的增加使得电机的温升不断增加。在高温环境下,永磁体有可能产生退磁等一系列问题,影响牵引电机的稳定安全运行。本文以一台永磁同步牵引电机为例,对电机转子内置转子等较复杂部件进行合理等效,其次使用集总参数热网络法,建立能够反映电机整体热量传递的热网络结构,该结构可快速计算电机不同工况下的温度分布情况,对电机的热设计有一定的帮助。

基于热网络法的高压感应电机温度计算与分析

为实现对高压高效感应电机稳态温升的快速求解,建立高压电机风道结构的精确设计与优化方法,本文以一台高压高效感应电机为例,基于热网络法的基本原理和对电机结构的合理等效,提出了高压感应电机的热网络模型,并对各节点热平衡方程组进行求解,计算出电机的稳态温度场分布情况;利用热网络计算模型分析计算径向风道宽度与电机铁心长度比、径向风道数量对电机温升的影响,以及绕组端部通风量对电机绕组温度分布的影响,为高压电机风道的设计优化提供了依据。通过对样机进行温升试验测试,以及与仿真结果的对比,验证了本文提出的电机热网络模型的正确性。

基于多节点热网络法的航空发动机主轴轴承温度场分析

航空发动机主轴轴承温度场分析是发动机润滑系统热分析的关键。针对传统简单节点热网络法中轴承温度节点设置过于简化、人为设置轴承生热分配比例等问题,提出改进的多节点热网络法。基于Hertz热扩散理论,将轴承三元件分别划分为接触表面与主体两个节点,并以Hertz扩散热阻连接;轴承接触区设置油膜节点,加载轴承生热载荷,节点与轴承接触面之间通过油膜热阻连接;构建多节点轴承热网络模型,获得轴承内部更细致的温度场分布。研究表明,轴承表面温度显著高于其内部主体结构温度,而接触区对应的两个接触面之间也存在明显的温度差异,使用本文建立的多节点热网络法对滑油出口温度的计算误差不超过7%。

等效热网络法和有限元法在轮毂电机温度场计算中的应用

轮毂电机温度场的准确计算对于轮毂电机的安全运行和性能提升至关重要。根据一般电动汽车用轮毂电机样机的结构,建立了等效热网络温度场分析模型和3D有限元模型。基于等效热网络法,编写了轮毂电机温度场计算程序,计算了额定工况下的稳态节点温度。通过有限元法,计算了轮毂电机额定工况下的稳态温度场分布和瞬态温升曲线。根据轮毂电机的温升实验,对比分析了两种方法的计算结果,验证了等效热网络分析模型和3D有限元模型的有效性,说明了等效热网络法和有限元法对于轮毂电机温度场计算的适应性和兼容性。

基于等效热网络法的定频双转子永磁风力发电机的热分析

定频双转子永磁风力发电机是近年来提出的一种新型特种电机,具有低速直驱、功率密度高、变换器功率小等优点,具有较好的应用前景。定频双转子发电机在定子和内转子上都设置有绕组,且内转子散热条件较差,热分析成为电机设计的关键环节。为此,本文提出了基于等效热网络法的定频双转子发电机的热分析,首先介绍了传热的基本定律,然后建立定频双转子发电机的热网络模型,并对模型中各个热参数比如热阻、热源等,进行分析和计算,最后对热网络图中的各个节点建立热平衡方程,求解方程组,得出电机各部分的稳态温升并通过实验进行了实验验证。

基于热网络法的工程车辆传动箱稳态热分析

针对工程车辆传动系统工作过程油温过高导致车辆工作效率不高的问题,对传动系统的变速箱部分进行热平衡分析。以某工程车辆的变速箱齿轮传动系统作为研究对象,用热网络法建立了该系统稳态工作状况下的热平衡方程组,并给出了相应的功率损失、热阻及对流换热系数的计算模型。采用自行编制的计算程序对方程进行求解,得出了在稳态条件下达到热平衡状态时变速箱内各节点的温度分布,为车辆传动箱的分析设计提供了理论参考。

用热网络法计算大型水轮发电机定子温度场

本文采用节点数不多的热网络计算大型水轮发电机定子温度场,在电机设计或机组改造阶段,只要将数据输入微型计算机进行运算,便可预知发电机运行时定子内部的温度。本计算方法的优点是简单易行,内存少,运算时间短,具有足够的准确度和通用性。

基于热网络法的高速列车齿轮箱热平衡温度计算分析

将高速列车齿轮箱各零件转换为温度节点,建立高速列车齿轮箱热网络模型;计算高速列车齿轮箱零件热功率损失与热传递过程中的热阻,使用Matlab求解热网络模型,得到高速列车齿轮箱体内各节点的热平衡温度;并计算高速列车齿轮箱输入转速、润滑油粘度、箱体材料导热系数对高速列车齿轮箱关键零件热平衡温度的影响。结果表明:高速列车齿轮箱轴承、齿轮、润滑油的热平衡温度随着高速列车齿轮箱输入转速的增加而升高,随着润滑油粘度的增加而升高,但随着箱体导热系数的增加而降低。

等效热网络法在永磁伺服电动机温度场研究中的应用

永磁伺服电动机是近年来发展较快的一种高效电机,具有高效节能、体积小、应用场合广泛的特点。针对一台10 k W永磁伺服电动机进行了研究,建立了热网络模型,计算得到各个节点间热阻;在电机额定运行工况下利用热平衡原理建立了热网络关键节点平衡方程组,对永磁伺服电动机内部主要位置的温升进行解析计算,获得了试验样机的温度场分布;结合有限元分析方法,分析了机壳散热面积的变化对电机内部温度场的影响,得到了机壳散热面积对电机内部温度分布的影响机理;最后通过上述分析,比较了热网络法与有限元法的优缺点,并结合相关实验,证明了热网络法在永磁电机温度场计算中快速、准确的优点,为永磁伺服电动机温度场方面的研究提供了一种快速有效的方法。

基于热网络法的附件机匣热平衡研究

以附件机匣传动系统为研究对象,用热网络法建立了该传动系统的热平衡方程,并给出了热源、热阻和对流换热系数的计算模型;借助MATLAB编程进行计算,获得了附件机匣传动系统稳态温度场分布;搭建了温度测试实验台,对几个典型节点测温;结果表明:温度变化趋势一致性较好,但稳态温度值误差较大,对计算结果和实验结果对比,进行数据修正并通过实验验证,误差控制在2%以内。因而,验证了采用热网络法计算附件机匣热平衡的可行性和修正系数选择的正确性。

基于集总参数热网络法的永磁同步电机温度场分析

永磁同步电机与其他类型电机相比性能指标尤为突出,被广泛应用于各个领域。随着电机制造业的发展,电机单机容量增加,使电机内部温升过高,影响电机的性能与可靠运行。本文在考虑高速电机永磁体涡流损耗对电机温度场的影响的情况下,用集总参数热网络法(LPTN)对永磁同步电机进行温度场分析,建立38节点的热网络模型,真实反映了电机各部件的温升。最后,通过与有限元法(FEM)分析结果、电机温升试验结果对比,证明该热网络计算模型的正确性。

基于热网络法和有限元法的柔性轴承热分析

在谐波齿轮传动中,柔性轴承内外圈随着波发生器的旋转不断发生弹性变形,因摩擦及润滑油黏性剪切生成大量的热,引起轴承系统的温升,从而影响柔性轴承的传动性能及疲劳寿命。全面考虑柔性轴承的特殊性,通过对其内部受载的受力分析,得出较为精确的柔性轴承发热量计算方法。采用热边界条件,研究其各零件热量的产生和传递关系,分别应用热网络法和有限元法对其开展稳态热分析,得到其温度场分布,并进行结果的对比。研究结果表明,柔性轴承内圈及外圈工作过程中的温度分布具有对称性,且最高温度区域出现在内圈滚道处,次高温出现在滚动体上,外圈温度略低于内圈温度。

机床热特性分析中的热网络法

本文提出了机床结构传热网络的基本原则,即把机床大件的传热看作为由不同传热介质所组成的传热环节,在此基础上建立了对机床结构中大量存在的隔板热效应的等效方法,为温度场计算提供了一个简便的分析手段。

基于瞬态热网络法的细长型永磁电机优化设计研究

本文将瞬态热网络法应用到起重机用细长型外转子永磁电机的优化设计中,以电机效率和成本为优化目标,对一台37.0kW永磁电机进行优化设计。选择永磁体厚度、气隙长度g、电机铁心轴向长度、每槽导体数、导线线规、永磁体厚度六个参数为优化变量,同时约束其槽满率、定子齿部磁密、定子轭部磁密、最大温升、最大转矩在一定范围内。本文分析了细长型永磁电机结构参数对铜损耗和效率的影响,再利用粒子群优化算法对永磁电机进行优化设计。优化结果显示:电机效率提高1.1%,成本也略有下降。最后通过有限元仿真,验证了瞬态热网络法的可行性和准确性。

基于热网络法的隔离开关热稳定性分析

隔离开关在实际运行中由于电阻损耗发热而温度升高,甚至超过允许温升,从而影响其工作性能。为了保证其工作的安全性和可靠性,建立了热网络模型,对隔离开关进行端部温度及最高温度的计算与分析,并对比有限元三维仿真结果验证了热网络方法的准确性。该方法可用于工程现场应用,便于快速得到精确的计算结果。

等效热网络法和有限元法在电机三维温度场计算中的应用与比较

从电机散热的物理概念出发,引入等效热网络和有限元两种数值计算方法,说明各自在电机三维温度场计算中的应用情况。

热网络法及其在热分析计算中的应用

介绍了热网络法的基本原理及其在卫星热计算、车内温度预测、大功率照明用LED散热计算等方面的应用。热网络法特别适用于以辐射为主的换热问题或涉及多种材料的导热问题,是进行产品热分析计算的有效方法。在使用过程中,需注意影响热网络法计算结果的一些重要因素,如单元体的划分、模型参数的取值等,以便使计算结果与实际值之间的偏差最小。

基于热网络法与有限元法的球轴承稳态热分析

轴承热分析的研究方法主要有热网络法、有限元法及实验法。以直升机传动系统主减速器中的球轴承为研究对象,分别应用热网络法及有限元法开展稳态热分析,并将两种方法的计算结果进行对比,为直升机传动系统的干运转研究奠定基础。

基于有限单元热网络法的航空发动机主轴轴承热分析

航空发动机主轴轴承温度场的精准预测对保证发动机润滑系统及整机稳定运转至关重要。针对传统热网络法精度低的问题,提出一种基于有限单元思想的有限单元热网络法。将轴承结构通过网格划分为有限个单元体,每个单元体设置一个温度节点代表该单元体的集总参数,节点间构建热阻关系并形成热网络,通过求解以温度为未知量的大型稀疏矩阵线性方程组来获得滚子轴承横截面的温度分布。该方法可以与轴承局部产热理论相结合,实现轴承局部产热的精准加载,完成温度场的精细化分析。通过与试验结果对比,本文方法对轴承外环表面中心线温度的预测结果与试验结果误差不超过13%。

基于热网络法的电主轴热结构耦合计算

为了更准确地对电主轴系统进行温度场的预测,建立了综合考虑接触热阻、轴承热变形和气隙变化等因素影响的热网络模型和热结构耦合热网络瞬态温度平衡方程(简称热平衡方程)。首先计算了接触热阻、轴承热变形、电机的定子与转子由于热变形导致的气隙变化以及电机与轴承的生热;然后选择电主轴主要部件作为温度节点,建立了电主轴系统的热网络模型及热平衡方程;最终通过MATLAB软件编程进行热平衡方程的求解,得到电主轴各主要部件的瞬态温度变化情况,通过不断更新接触热阻、轴承生热和电机生热等热特性参数,对电主轴进行温度和结构变形的耦合计算。计算结果表明:在达到平衡状态前,电主轴运转的时间越长,轴承的温度越高,轴承生热功率越低;电机温度随对流换热系数增高而降低;考虑热特性参数变化的热计算所得到的结果更加准确。通过与相同条件下的热结构耦合仿真结果进行对比表明,该热网络瞬态温度模型(热网络模型)可以正确预测温度场分布。