车用驱动电机冷却系统仿真研究

针对车用驱动电机在提高功率密度过程中的冷却问题,以某型号水冷永磁同步电机为研究对象,建立三维流固耦合传热数值仿真模型,采用有限体积法对电机温度场和水道流场进行求解,并用试验数据对计算结果进行验证。在此基础上,计算不同冷却介质入口温度和流量、介质类型、冷却流道截面形状和圈数下电机内部的流动传热情况,以电机温度场、流道压降等参数作为评价指标对不同条件下的冷却性能进行评价分析。研究结果表明:随着冷却介质入口温度的降低或入口流量的增大,电机各部件的温度显著下降,但增大流量会使泵功指数增加;分别以冷却油、乙二醇水溶液、水作为冷却介质时,相同流量下的散热功率依次增大,而压降则依次降低;机壳上的螺旋形流道圈数越多,散热功率和压降均越大;保持流道截面积不变,改变截面形状对电机温度影响较小,但对压降有较大影响,其影响与换热面积相关。     

大型永磁同步电机内外双循环强化散热性能模拟

针对高铁大型永磁同步牵引电机转子区域散热困难、内部温升分布不均匀的问题,在机壳水冷电机结构基础上的定子铁芯外表面处增设轴向矩形风道,并结合气隙、转子减重孔形成内外双循环散热结构,探究降低定子、绕组部位温升和提升电机内部散热均匀性的影响规律.首先通过Ansoft Maxwell平台仿真得到双循环散热结构在额定工况下各部件损耗值,同时为了更好模拟转子旋转带动气隙中的空气流动,对气隙进行分层处理,采用流-固耦合的有限元分析法模拟研究单、双循环散热结构下电机内部空气流动特性以及温升规律.结果表明,内循环风冷结构使电机内部空气流速显著提高,表面平均换热系数也显著提升,转子区域的热量会随着空气的流动更多地传给温度相对较低的定子区域及机壳,同时减少热量向转子部位传递,从而使转子和永磁体的温升降低.在此基础上,采用正交分析法对矩形通风孔的截面积、数量、高宽比进行结构参数优化,并采用温升分布均匀性系数对电机进行温升评价,得到最优方案下电机最高温升相比单循环散热结构降低12.1K,电机整体温升分布均匀性提升16.54%.     

液压电机泵中浸油电机的负载效应

提出一种电机内嵌叶片泵的液压电机泵结构,液压叶片泵的泵芯插装在电机转子的内部空间,电机转子内部还设置一个孔板离心泵以增强叶片泵的吸油能力,利用电机内部的油流对电机进行冷却,具有结构紧凑、噪声低、效率较高、无外泄漏等优点.由于液压油具有黏性且电机气隙较小,工作时气隙油膜受到剪切作用会产生负载效应,采用环形缝隙黏性流动模型和电磁场有限元分析方法,对电机气隙及油液黏度对电机泵效率的影响进行解析.研究结果表明,气隙适当增大时,可以提高电机泵的效率,有利于电机和液压泵的集成.     

交错肋结构涡轮叶片内部冷却通道的流动换热特性研究

利用数值模拟方法研究了交错肋结构涡轮叶片内部冷却通道的流动换热特性,分析了交错肋冷却通道的流动换热机理。交错肋结构在明显提高通道冷却性能的同时也带来了较大的流动损失,随着肋倾角、肋宽的增大,通道的换热能力增强,阻力损失增大;随着肋间距的增大通道的换热能力降低,阻力损失减小。利用瞬态液晶实验技术对交错肋冷却通道进行实验研究,进一步分析了交错肋冷却通道的流动换热机理,并验证了所采用的数值模拟方法是可行的。     

基于Surrogate方法的低速大扭矩门用电机机壳振动噪声优化

门用电机振动与噪声的研究对改善公共交通领域乘客体验有极大的促进作用.由于应用场景中机械电磁环境较为复杂,基于电磁力波计算的传统永磁电机振动噪声方法存在计算不精确、多物理场耦合优化模型不紧密等问题.本文提出一种基于Surrogate方法的分数槽永磁同步电机八边形机壳设计方案,通过有限元仿真获取先验数据,利用克雷金法重构Surrogate数学模型,经误差修正后,采用搜索算法对电机机壳振动噪声进行优化.结果表明,本文方法对多物理量耦合仿真优化具有较高的拟合精确度与较快的计算速度,具有良好的工程可行性.     

V形肋通道内蒸汽冷却的传热及流动特性

在雷诺数处于(6.0~17.7)×103的条件下,利用红外热像仪测量了蒸汽冷却、不同角度V形肋通道换热表面的局部努赛尔数分布,利用计算流体动力学软件对其进行了数值模拟,分析了不同角度V形肋通道内蒸汽的传热特性及压力损失,并与相近工况下的空气冷却结果进行对比.结果表明:采用V形肋通道可以有效提高通道的强化换热特性;随着V形肋角度的减小,冷却性能不断提高,45°的V形肋通道的换热性能最佳;V形肋可使换热通道内部流体形成二次流,通道核心区的低温流体随之补充,使得通道中间靠近换热面的热边界层减薄;在相同雷诺数的条件下,蒸汽冷却的传热性能明显高于空气冷却,但两者的压力损失十分接近.     

离心风机的减振问题探讨

离心风机的振动过大不仅影响自身的设备安全,也影响到电厂的安全运行.风机的制造质量,安装质量和运行维护是影响离心风机振动过大的三大因素,特别是安装的质量的高低直接影响到风机的振动大小.要减小离心风机的振动,必须在安装的各个程序影响离心风机:风机和电机轴不同心;风机转子不平衡;叶轮轴向晃动大;轴弯曲;轴承弹子油隙过大;轴承座地脚螺栓松动;电机地脚螺栓或台板连接螺栓松动;轴承座与其垫铁或垫铁与垫铁之间的间隙过大;电机台板与其垫铁或垫铁与垫铁之间的间隙过大以及电机四脚与台板之间有不接触者;转子与机壳摩擦;叶轮装反;叶轮.一与轴连接处松动;调节门开度方向不对;机壳因刚度不够造成机壳振动引起转子共振;基础刚度不够;地脚螺栓孔灌浆不密实使得地脚螺栓松动.     

用于电动汽车的电机和驱动器一体化冷却系统

一种电机和电机驱动器的一体化散热系统能够很好地解决电动汽车中电机和电机驱动器的冷却问题,同时可以解决电机和电机驱动器的分离布置带来的一系列问题.将电机和电机驱动器各自作为一个均质发热体,以热阻等效电路的形式分析电机和电机驱动器冷却系统热阻,并分别给出了电机和电机驱动器的发热过程和冷却过程动态温升计算公式,分析和计算系统的流阻和能量损失,进而设计水泵的功率等级和冷却水流量.计算结果与实验结果都证明该系统能够满足电动汽车电机和电机驱动器的冷却系统要求.这种一体化的冷却系统已在实际电机驱动系统中得到了成功的应用.     

高功率密度车用温差电源的结构

提出了一种高功率密度温差电源的结构,其换热器的热通道内设置了十字形和弧形转换元件的高温段,有效地增加了换热面积,冷却通道采取集中冷却的形式,其中设置转换元件的低温段,通道内的换热形式是对流换热;转换元件内部设置热电偶阵列,由并联的薄臂型热电偶、金属导流片和过渡导体连接形成导电和导热回路,再经过串联提高输出电压.数值计算表明,转换元件具有良好的温度分布,内电阻显著降低,改善了温差电源的负载特性.     

排涝泵站电机冷却系统设计探讨

电机作为排涝泵站水泵的动力来源,它的可靠性对排涝泵站能否发挥拂涝功匏至关重要.电机要安全稳定地运行,它的湿升必须控制在合理的范围之内.电机冷却主要可以分为自然冷却,风冷和水冷等几种方式.对于选用水冷电机的泵站,通常从河道内取水经过过滤后送给机组冷却使用.在某些特殊情况下,由于河道内本质很差,经过简单过滤后的水仍然无法满足电机冷却对水质的要求时,只能选用自来水作为冷却水水源.由于电机冷却水用量很大,自来水使用成本比较高,如何提高自来水的利用效率,具有很重要的现实意义.