基于端部绕组模块的定子励磁无刷电机冷却方法

为了提升定子励磁无刷电机的冷却能力,提出了一种基于端部绕组模块的定子励磁无刷电机冷却方法.在电机端部绕组和定子铁芯叠片端部的间隙中插入端部绕组冷却(EWC)模块,以减小定子绕组热点区域和冷却介质之间的间隙,从而提高端部绕组的冷却能力.对非重叠式集中绕组长度计算模型进行改进,评估采用EWC模块前后电机定子电枢绕组长度的变化,分析EWC模块的电导率对电机定子损耗的影响.采用计算流体动力学(CFD)模型,对比EWC模块在不同铜耗和励磁源损耗密度下的冷却性能.结果表明,采用EWC模块可以使端部绕组的稳态温升降低约50%,热态时的绕组电阻降低7.51%,从而改善了定子的冷却条件.

无刷双馈电机研究综述与展望

无刷双馈电机具有结构可靠、变频器容量小等优势,非常适合灵活运行于防爆、易燃等特殊或极端工况,近年来受到广泛关注。该文根据无刷双馈电机的基本工作原理,明确了该类电机的命名原则与规范名称;总结了现有定转子方案的结构及性能特点,综合考虑性能指标与结构工艺,提出了转子双套绕组的发展方向;梳理了无刷双馈电机的稳态等效电路模型及基于各类数学模型的优化设计方法,针对现存难以完整考虑不同转速工况性能的不足,阐明了利用新型同步-异步相串联等效电路进行优化设计的思路;对比分析了经典及新近出现的无刷双馈电机控制系统拓扑和控制策略特点,面向典型电动、发电工况建立了完整的电机及控制系统。最后,对无刷双馈电机的上述理论研究问题及工业应用的发展方向进行了总结阐述,为该类电机的深入研究及加快推广应用提供参考和指导。

基于代理模型的双气隙混合转子低速大转矩同步电机优化设计

为解决常规低速大转矩电机普遍存在体转矩密度低、永磁体用量多等问题,提出了一种双气隙混合转子低速大转矩同步电机拓扑结构。然而,该种电机结构相对复杂、设计参数多、优化难度大,对此提出了一种基于代理模型的双气隙混合转子低速大转矩同步电机高效优化设计方法。首先,以提高输出转矩与降低转矩脉动为优化目标,对电机的参数进行敏感性分析,实现了在保证代理模型精确度的基础上精简优化变量。然后,为提高该种电机多目标优化设计的精确度和效率,同时缩短优化周期,提出了一种序贯子空间与模式搜索算法相结合的优化算法对电机进行优化处理。最后通过有限元仿真与实验方法验证了所构建代理模型的精确性、合理性和优化方法的有效性、先进性。

涡轮钻具定转子三维叶型的设计方法研究

为了研究涡轮三维叶型的水力性能,基于等环量法提出了一种涡轮三维叶型的理论造型方法,并推导出了该涡轮三维叶型的特性参数计算方法。利用ANSYS Fluent对同尺寸下的涡轮三维叶型和二维叶型进行了数值模拟分析其水力特性。研究结果表明:与二维叶型相比,涡轮三维叶型的压降减小约50%,水力效率提高约5%。对比了三维叶型涡轮扭矩的理论计算结果与仿真结果,发现它们的误差在10%左右,在实际工程允许范围内。研究结果可为涡轮三维叶型的设计提供理论依据。

基于Doehlert Matrix的全贯流泵装置定转子进出流间隙优化设计

全贯流泵是一种新型的机电-水泵一体式贯流泵,然而其在运行时存在定转子间隙回流,扰乱了叶轮内的流场分布,导致泵装置产生能量损失、压力波动和噪声等问题,影响泵站的正常运行。通过数值模拟和模型试验研究全贯流泵装置定转子间隙流的水力特性,结合Doehlert Matrix设计-响应面优化法对其定转子进、出流间隙结构进行优化设计,揭示全贯流泵装置定转子进、出流间隙结构对泵装置性能的影响机理,并得到最终优化的折角式定转子进、出流间隙结构方案为:外侧延伸段长度t1为4.921r,外侧收缩段长度x1为0.624r,内侧延伸段长度t2为3.655r,内侧收缩段长度x2为1.6r(r为定转子间隙宽度),使得全贯流泵装置扬程和效率分别提升约10.3%和5.2%。

E型分块定子永磁同步电机热分析及优化

分块定子永磁同步电机作为一种新型电机拓扑结构,具有高容错性、高转矩密度等特点,同时存在电机损耗大的问题,威胁到电机性能的稳固性。以E型分块定子永磁同步电机为研究对象,分析电机损耗机制,研究不同运行工况下电机损耗变化规律;采用磁热双向耦合法对电机进行热分析,并基于热分析结果采用响应面优化方法对电机进行多目标优化设计。优化后,电机平均输出转矩提升了14.15%,涡流损耗降低了55.99%,平均温升降低了12.62%。最后通过实验验证了双向磁热耦合法的准确性及优化设计的有效性。

高压自起动永磁同步电动机的设计及实验研究

该文主要探究高压自起动永磁同步电动机的设计要点,并对其性能进行实验探究。定子设计主要包括合理选择定子冲片以及确定定子槽数,同时将定子绕组的端部连接形式改为“Y”接形式,避免谐波在定子绕组之间产生环流。转子设计主要包括选择合理的转子槽型,以及采用内置式磁路结构,并通过加装隔磁磁桥的方式,避免磁路结构发生漏磁现象。结合设计方案改造电动机,并进行温升实验和振动实验。结果表明,该电动机在满载时效率稳定在98%左右,功率因数达到0.997,在稳态时的设计性能较好。在风机正常工作情况下,绕组与轴承等可以很快达到热平衡状态,热稳定性良好。电动机振动较小,运行平稳,综合性能良好。

一种定子铁心加强筋机器人自动组对焊接线的设计

定子铁心是电机结构的核心部件之一。定子铁心由定子冲压片、定子通风槽板、加强筋、驱动端定子压圈板、非驱动端定子压圈板、定子齿压板组成,通过弧焊工艺连接成一个整体。文章设计了利用工业机器人对定子铁心上的加强筋进行自动抓取和焊接的智能化焊接生产线。定子铁心加强筋机器人自动组对焊接线,可以完成多种定子铁心的加强筋自动抓取和焊接工作,而且能进行多种产品的混线生产,提高了生产效率,提升了产品的质量与稳定性。

定子线圈端部主绝缘叠包及模具设计方法研究

介绍了一种基于三维模型的定子线圈端部主绝缘等效叠包层数和叠包厚度的计算方法。根据计算结果,分析了定子线圈锥角和转角区域绝缘性能薄弱的原因,提出了线圈模压模具理想模腔的计算方法,对提升定子线圈电气性能有积极意义。

织机主轴开关磁阻电机转矩脉动分析与优化

为满足剑杆织机使用需求,针对发展前景广阔的开关磁阻电机进行设计研究。根据设计要求,基于设计原则确定结构参数,并建立有限元模型分析结构参数对转矩脉动的影响,实现了结构参数的优化。在此基础上对定子结构进行改进,提出一种定子齿两侧开槽的转矩脉动抑制结构,通过分析对转矩脉动的影响确定了合适的开槽参数。仿真结果表明,该结构能优化电机磁密分布,减小径向电磁力,有效抑制转矩脉动。通过仿真和实验静态转矩特性的对比,一定程度上验证了该设计方案的有效性,可为电机设计和研发过程中降低转矩脉动提供参考。

基于NUMECA的液力变矩器性能开发

该文通过NUMECA软件的AutoBlade模块,给工程机械用某300循环圆的一款液力变矩器重新设计了一款导轮,再通过Turbo模块仿真得到了新设计导轮的液力性能。最终通过样机的实验验证,新设计的导轮使得该液力变矩器的性能得到了大幅度提升,满足了整车的匹配要求。使用该文的方法可经济快速地实现液力变矩器性能的系列化开发,达到用户需求。

基于内轮廓积分法的全金属螺杆钻具定子电解加工阴极设计

针对石油钻采领域全金属螺杆钻具定子机械加工难、效率低、成形表面质量差等问题,提出了一种“B-τ”样条内轮廓积分阴极型面设计方法,建立了小间隙电解加工流场数学模型,探索了型面对间隙流场均匀性的影响规律,以此优化了阴极结构。在此基础上,采用自主研制的大型卧式数控电解加工机床进行试验,可实现长4 m、尺寸精度±0.04 mm、表面粗糙度Ra0.781μm的石油螺杆钻具定子稳定加工。研究表明:采用“B-τ”样条内轮廓积分法进行阴极设计具有研制周期短、成形精度高的优点,能有效解决全金属螺杆钻具定子电解加工易短路、流场不均匀的问题。

基于涡轮导叶复合结构设计平台的叶片强度分析技术

基于开发的涡轮导叶复合冷却结构设计平台实现了对涡轮导叶强度的计算分析。设计平台包括参数化建模-网格剖分-叶片强度计算3个主要模块。在参数化建模模块中对复合冷却导叶中存在的结构形式(壁厚、隔板、劈缝、扰流柱、气膜孔、冲击孔以及缘板等结构)分别实现了精确的参数化描述,并最终生成冷却结构的固体域和流体域模型;在叶片强度计算模块中,基于网格剖分结果以及ANSYS-APDL的二次开发实现复合冷却结构导叶的强度分析。

高转速低功耗非晶定子永磁无刷直流电机优化设计研究

结合多目标优化设计和有限元模拟方法,对24槽28极非晶定子永磁无刷直流电机拓扑结构优化设计进行了系统研究,以期进一步提高电机效率和降低质量。结果表明,与粒子群优化算法(PSO)和自适应多目标算法(AMO)相比,多目标遗传算法(MOGA)具有帕累托解连续性最强及精度高等优势,更加适合于非晶电机优化设计。其中,经有限元分析验证和计算,MOGA算法优化的电机效率为93.79%、质量为1.33kg。对该MOGA方案拓扑结构做进一步的优化,与优化前相比,非晶电机效率提升了1.02%,可达94.81%,相应定子和转子轭铁重量分别减少了2.0%和5.6%。由此可知,采用多目标设计和有限元模拟相结合方法是提升电机效率、降低电机质量的有效途径之一。

伺服压力机用驱动电机的参数计算方法探讨

开关磁通电机作为一种高性能永磁电机,其永磁体和绕组都安装在定子上,可以在保证电机性能的同时,避免压力机冲击对电机造成损害。为使开关磁通电机可应用在伺服压力机上,本文探讨了一种应用于螺旋压力机的开关磁通切换式电机设计计算方法,通过仿真验证了设计电机的性能,为开关磁通式永磁电机在伺服压力机上的应用提供技术积累。

永磁/磁阻混合转子双定子低速大转矩同步电机冷却及热管理技术研究

低速大转矩同步电机(LSHTSM)在诸多领域有着广泛应用,针对现有低速大转矩永磁电机内部空间未得到充分利用,转矩密度较低且永磁体成本高、易发生高温退磁等问题,研究了一种永磁/磁阻混合转子双定子低速大转矩同步电机。首先,介绍了电机的拓扑结构及机械结构,针对电机结构复杂、温度难以快速准确计算问题,建立了电机精确热网络温度计算模型,详细推导了电机各特殊结构件之间的热阻数学模型,解析计算了电机各部件稳态温度,总结了电机温度分布特点。其次,针对电机结构特殊、散热困难问题,设计了一种双水冷方式的冷却系统,研究分析了冷却系统结构参数对电机冷却效果的影响,总结了特殊结构电机冷却系统设计原则。最后,分别采用有限元仿真与实验方法验证了所建立热网络温度计算模型的准确性以及冷却系统的有效性。

基于数字孪生的电机定转子车间设计

基于数字孪生技术,可以实现电机生产的高质量化和高效率化。同时,还可以兼顾多规格、小批量的柔性化生产模式,以满足企业在市场环境中的需求。因此,将传统制造模式转变为数字孪生制造是电机制造业发展的必然趋势。本文针对某公司的实际情况,提出了基于数字孪生的电机定转子车间设计,以提高产品质量和效率,为电机行业的智能化改造和生产优化提供参考价值。

异步电机定子匝间短路故障检测系统设计

为了实现对异步电机定子早期匝间短路故障的在线检测,文中设计一种定子匝间短路故障检测系统。根据定子电流中匝间短路的故障特征频率方程确定系统滤波的频率范围;利用电流互感器获取电机电流信号,并经硬件电路完成放大和滤波处理;利用经验模态分解对故障特征频率进行初步提取,并提出新的方法抑制密集模态混叠现象;结合Hilbert包络解调,实现故障特征频率的提取并减轻频谱泄漏影响;最后经频谱分析提取故障特征频率,检测电机是否存在定子匝间短路故障。对不同故障程度的电机进行检测,对所设计方法抑制密集模态混叠现象的性能进行对比,得出检测结果准确,抑制效果能满足要求。多次实验结果表明,所设计系统的实时性好,能够实现对异步电机早期轻微匝间短路故障的在线检测,并预防严重故障的产生,具有一定的实用价值。

龙门加工中心定转子驱动机械主轴结构设计

针对现有的龙门加工中心机械主轴存在的转速低、振动噪声大和散热不良的缺点,设计了一种由定转子驱动的机械主轴单元。该定转子单元类似电主轴,外部采用冷却套,并在主轴中心出水,有利于降低温升,带走定转子的热量;轴承采用油脂润滑的方式,不需要任何附加装置和特别维护,降低了成本;机械主轴采用液压打刀缸和碟簧实现拉松刀,轴端采用迷宫密封和气密封相结合的形式,防止切削液和杂质进入轴承内部引起轴承振动或烧伤;联轴器采用碳纤维材料,并在联轴器中间设计连接水管用于中心出水,既降低了两轴偏移引起的附加载荷,又降低了加工时产生的局部高温,延长刀具寿命。测试结果表明,该主轴克服了皮带式主轴在转速高时振动大和直联式机械主轴温升大的缺点,降低了主轴由于高速旋转产生的噪声和振动,提高了主轴的加工精度和稳定性。

永磁/笼障混合转子双定子风力发电机电磁设计与性能分析

针对主流永磁同步发电机存在成本高和有刷双馈感应发电机存在可靠性低的问题,结合风电发展的要求,提出一种具有功率密度高和可靠性高的新型永磁/笼障混合转子双定子风力发电机应用于海上风力发电。功率密度与电机的功率分配、极槽配合和转子耦合能力有关。基于该发电机的工作原理和设计要求,设计一台300 kW永磁/笼障混合转子双定子风力发电机,并考虑功率分配、主要尺寸确定方法、极槽配合和转子耦合能力。在此基础上,采用数值法分析不同运行状态下该发电机性能,并与实验测试结果作比较;同时将所提出的发电机与常规电机在转矩密度和成本方面作比较,验证该发电机设计和分析方法的合理性和有效性及转矩密度高的特点。