防爆型高功率密度电机温度场与流体场综合计算

根据对防爆型高功率密度电机额定运行状态的分析,建立其传热数学物理模型。通过电机气隙流体场计算给出了气隙换热面的表面散热系数,借此用有限元法对电机温度场进行了模拟;模拟结果与实验结果对比,两者能够很好地吻合,说明该传热模型可以真实有效地反映实际传热过程。根据计算结果分析电机的温度场分布规律,找出额定工作时温升最大的位置作为监控点,其结果可以为电机热控制的优化提供理论依据。

高速高功率密度无轴承永磁薄片电机设计与优化

传统无轴承电机在高速和高功率密度之间难以取得平衡,为此围绕高速高功率密度无轴承永磁薄片电机,对其拓扑结构、绕组形式、主要尺寸等方面进行优化设计,在保证转速和功率密度的基础上有效地提升悬浮性能。通过对运行工况的分析,得出电机拓扑结构需具备的基本特点,提出一种采用环形集成绕组的表贴式无轴承永磁薄片电机。在兼顾转矩和悬浮力输出性能、机械防护可靠性的基础上,对电机的电磁气隙长度和永磁体参数等主要尺寸进行优化设计。针对电机饱和、绕组端部伸出等不利因素,分别采取了超前角弱磁、定子略长的性能提升策略,有效地避免了悬浮力的大幅度跌落。搭建20 000 r/min的无轴承永磁薄片电机有限元仿真模型并制造实物样机。通过对电磁转矩和主、被动悬浮力的分析,证明了本文设计的无轴承永磁薄片电机兼具良好的转矩与悬浮力输出性能,单位幅值电流产生的电磁转矩、主动悬浮力分别为0.166 N·m、4.4 N,电机输出功率10 kW、功率密度5.2 kW/kg。

高功率密度电机制造质量提升方法

近年来,我国电动汽车和新能源汽车等高新技术产业的蓬勃发展,高功率密度现已成为电机的一个关键设计指标,其应用优势包括:重量轻、体积小及输出功率大等。但是在促进电机高功率密度化发展的过程中,也面临着一系列的问题,如:加工制造难度大、电机内部发热增高等,这些问题都在很大程度上影响到电机制造的质量和运行的安全性。基于此,本文对上述问题进行深入分析,采取针对性的方法来切实提高高功率密度电机制造质量,从而推动我国电机产业的可持续发展。

高功率密度磁悬浮高速电机支承设计及其磁场仿真

高功率密度电机具有体积小、转速高等特点,被广泛运用于涡轮发动机、飞轮储能等领域。为追求更小的体积和更高效的功率输出,将具有高转速、高效率优点的磁悬浮轴承作为电机的支承系统,可有效地提高电机的转速和功率密度,提升其工作性能。针对高功率密度磁悬浮高速电机,设计电机的支承结构,并对其进行磁场仿真,最后对设计的可行性进行总结。

提高高功率密度电机制造质量的方法

功率密度作为电机性能的重要指标,对于其在各个领域中是否能够发挥作用具有重要的影响。在现代电动机的发展过程中,高功率密度、小体积、重量轻、高可靠性可以保证电机的制造能够对现代工业的生产提供相应的支持,但在实际的制造过程中,高功率密度电机在运行的过程中势必会面临机械损耗、电磁损耗等方面带来的影响。其中最主要的原因是电机的机械精度会导致其在高速转动下出现较大的震动,并产生电子响声,而相关的现象均是电机运行损耗的体现方式。因此需要从工艺上提升高功率密度电机制造的质量,就需要解决高功率密度电机在运行过程中面临的主要问题,提升其的可靠性和稳定性,使其的性能和质量得到有效的发展。

高功率密度电机制造质量分析

高功率密度电机是较为先进的一类电机,较普通电机而言具有重量和体积小、输出功率大等诸多种优点。因此受到国内外很多企业的追捧,在冶金、建材等领域被广泛应用。但是这类电机制造难度大,电机制造质量要求较高,需要重点关注。鉴于此,本文对高功率密度电机制造进行了分析研究,希望通过研究帮助提升该类电机制造质量。

一种耐极端环境高功率密度电机设计技术

文章根据高超声速飞行器用一款高功率密度电机需求,开展了耐极端环境(400℃)下高功率密度电机的设计及研制,通过理论分析和仿真分析对其耐高压油道、耐极端环境材料等关键技术进行研究,通过样机试验验证了该设计方法的可行性,为后续新一代高功率密度电机高水平发展和应用提供重要的技术指导作用和研制工程价值。

高功率密度永磁同步电机发电系统研究

汽车车载设备电源主要采用硅整流发电机,输出28 V低压直流,发电机的输出功率较小。在设备发生异常掉电或断电的情况下,发电系统和增功单元切换就非常重要。由于硅整流发电机电压、功率限制,提出一种高压540 V直流体系,采用高功率密度永磁同步电机将发电系统的功率增加到30 kW,与高压储能单元直接并网,删减了其他功能组件,减小了系统体积。该系统效率达到92%,电压纹波因数控制在4%以内,能成功输出稳定可靠的直流电压。

高功率密度电机冷却系统研究

针对高功率密度电机在特殊工况下冷却系统的运行特点进行了研究。采用有限元分析软件针对优化后电机冷却系统的流场、压力场和温度场进行了计算分析,并对分析结果进行了验证,我们发现优化后的冷却系统与普通的冷却系统的风路结构形式相比,冷却效果更加优异,电机内部的温度分布更加均匀,可有效的延长电机的使用寿命。通过对高功率密度电机的冷却系统的优化设计研究,为该型特种电机的研发提供了有效的技术支撑。

高功率密度电机三维温度场计算及导热优化研究

短时工作制高功率密度永磁电机具有工作电密高、电枢绕组发热大、温升高的特点。对电机的三维温度场计算尤其是绕组端部温升的准确计算成为高功率密度电机设计的重要部分。该文对高功率密度电机的损耗进行了准确计算,着重分析端部绕组的电阻和铜损耗。在电机的三维温度场计算模型中对端部绕组进行了分层等效,计算和实验结果表明分层等效模型能够提高绕组温升计算的准确性。为降低高功率密度电机中电枢绕组的温升水平,对电机端部绕组进行导热优化,减小了端部绕组的传热热阻,电枢绕组的最高温升从80℃降至69℃。最后通过样机实验验证了理论计算的正确性。

高功率密度永磁风力发电机非稳态温度场分析

基于传热学原理,建立永磁风力发电机温度场数学模型,并提出求解域内的基本假设及相应边界条件,采取有限元分析软件以样机1/4为计算区域,分别计算出不同参数定子、磁钢温度场,得到运行时达到的最高温度分布情况及其热量传输路径;并采用FLIR红外热成像仪采集各工况下的实际温度分布。通过对比计算与实测结果,相互验证并弥补各自不足后,得出永磁风力发电机动态温度场分布规律,为今后风力机专用永磁发电机的设计生产提供了参考依据。

电动汽车用高功率密度感应电机的设计与研究

针对目前永磁材料价格大幅度上涨,永磁电机和电动汽车动力系统成本增加的问题,给出了一个高功率密度感应电机方案,并介绍了方案的设计过程和感应电机提高功率密度的方法。运用有限元法计算了电机的输出能力、温升和转子强度等关键性能。通过参数化扫描电机的气隙长度和铁心长度,总结了它们对电机性能的影响。计算了电机额定运行时的损耗分布,并设计了机壳水冷回路,通过电磁场和温度场耦合计算,得出了电机的温度分布规律。最后,为了保证电机转子高速运行时的可靠性,计算了转子形变趋势和应力分布,得到了应力随转速的变化规律。结果表明,该电机具有良好的输出性能,并且散热能力好,可以长时间运行。

高功率密度化电机驱动器的散热优化研究

随着电机驱动器功率密度的不断提升,散热优化问题已成为其可靠性设计面临的主要问题之一。为了提升高功率密度化电机驱动器的热可靠性,依据高功率密度化驱动器层间隙传热模式分析以及热源分析,提出热-结构改进设计方案,然后单独针对功率模块进行散热优化,建立了散热器模型,给出了基于散热器的散热优化方案,采用遗传算法对散热器关键参数进行设计,得到散热器最优结构和参数,最后通过仿真和实验验证了所提出散热优化方案的可行性和有效性,能够为高功率密度电机驱动器的热可靠性设计提供依据。

VVVF变频器驱动高功率密度异步电机的电源谐波研究

为了探讨电源谐波对VVVF变频器驱动高功率密度异步电机运行性能的影响,采用异步电机的谐波等效电路法分析了谐波对电机损耗和转矩的影响,建立了变频器驱动高功率密度异步电机的系统模型,给出了不同电源下电机损耗和转矩的仿真结果及电机和变频电源最佳匹配的方法。仿真结果表明,电源谐波加剧电机发热,降低电机的带载能力和功率密度。

大功率电动摩托车驱动用高功率密度永磁同步电机损耗分析与计算

高功率密度永磁同步电机由于其体积小、功率密度大、效率高、调速范围宽等诸多优点,特别适合作为大功率电动摩托车驱动电机。然而,大功率电动摩托车工况多变,作为大功率电动摩托车驱动电机,电机的负载以及转速变化剧烈,电机的损耗情况复杂。针对不同负载以及转速下的电机的电磁损耗计算显得尤为重要。本文以一台大功率电动摩托车用高密度永磁同步电机为例,基于对损耗的理论分析,利用时步有限元法,对不同负载下的电机铜耗,不同供电情况下的定转子铁耗以及永磁体涡流损耗进行了详细分析与计算。研究了变频器产生的时间谐波对铁耗以及永磁体涡流损耗的影响。随着转速的增加,时间谐波产生的附加铁耗占总铁耗的比例逐渐增大,电机高速运行时,附加铁耗是总铁耗的主要部分。时间谐波是产生永磁体涡流损耗的绝对因素。随着转速增加,附加涡流损耗的比例逐渐减小。本文的研究对高密度电机的效率分析、散热设计以及损耗优化提供了理论依据。

外能源转管机枪间歇制高功率密度永磁电机设计

外能源转管武器的驱动电机是一种具有短时高过载的特种电机,提高其功率密度有利于武器系统的最小化和一体化设计。通过分析不同射频下转管自动机与供输弹阻力矩测试数据,结合自动机短时间歇制工作特点,确定了电机初始设计参数;利用电磁仿真软件Maxwell建立了12槽10极电机模型,通过多参数匹配的方式对磁路结构、定子槽参数、永磁体结构进行优化设计,降低了转矩波动;分析电机工作点的铁心磁密与定子铁心的饱和磁密,提高电机过载能力和功率密度。研究结果表明:数值模拟结果与试验数据吻合较好,验证了仿真模型的可靠性;设计电机转速为5000 r/min最大输出功率为16.3 kW,峰值功率密度可达5.8 kW/kg,在1000~3000发/min的射频下,自动机的启动速度可以达到200 ms左右,在稳定射频下的转速波动小于10%。

高功率密度无刷伺服电机多物理场综合设计

小体积高功率密度无刷伺服电机在武器装备系统领域的需求越来越大,介绍了一种高功率密度无刷伺服电机多物理场综合设计方法。分析了高功率密度无刷伺服电机的电磁、机械、热、损耗等多物理场设计,通过仿真确定电机技术方案,并加工生产,按国军标进行了一系列性能和环境试验,验证了设计方法合理有效,产品能够满足武器装备使用要求。

高功率密度电机研制的关键技术及其在风洞实验中的应用研究

结合飞机模型带动力以及螺旋桨风洞实验技术要求，同时根据西北工业大学翼型研究中心在研制高功率密度电机过程中的经验，探讨并解决了在电机设计和应用过程中的一系列关键技术问题：电机尺寸小、高功率密度、高效冷却装置、高品质供电电源以及能量回馈问题等。

新型强迫风冷散热结构在高功率密度外转子表贴式PMSM上应用分析

全电动飞机用高功率密度外转子永磁同步电机的损耗主要集中在定子铁心和绕组上,导致传统的强迫风冷方式难以将热量通过机壳、端盖传递到外界。为此,首先,该文提出一种基于热管技术的高性能冷却系统,此冷却系统充分利用热管高导热性能,将热管一端插入定子铁心轭部,另一端连接相应的冷却结构进行散热,并综合对比分析了三种不同散热器结构的散热能力。在此基础上,搭建实验测试平台,对所提出冷却系统的散热能力和平均散热系数进行实验测试。其次,为了提高电机的功率密度,采用单齿铁心绕线工艺,降低了绕组铜耗和质量,并对单齿绕线方式下直流铜耗进行解析建模。最后,设计、制作一台22极24槽全电的飞机用外转子表贴式永磁同步电机(SPMSM),测试样机在不同飞行工况下的温升分布情况,验证了所提出冷却系统的有效性。

高效高功率密度低噪声电机研究

以一台3 550 kW、6 kV、6极高效高功率密度低噪声电机的研制为例,从绝缘系统和通风散热系统设计、电磁设计、结构设计和加工工艺等方面,分析了提高电机功率密度和降低噪声的途径和方法。结合相关仿真与样机试验,分析了几个相关因素对电机温升的影响。提出了该型号高效高功率密度低噪声电机的研制目标。给出了样机试制与型式试验结果,结合国外先进电机制造企业的相关产品参数,说明了该型号高效高功率密度低噪声电机的研制取得了成功,达到了国际先进水平。