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1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)電機(jī)性能的要求越來越高,而各學(xué)科領(lǐng)域的交叉綜合研究,使電機(jī)向著高功率密度方向發(fā)展。目前在重負(fù)載起動(dòng)的特殊場(chǎng)合,如游梁式抽油機(jī),普遍使用的是普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。在這些場(chǎng)合工作時(shí),由于其起動(dòng)性能較低,只能通過提高功率等級(jí)來滿足起動(dòng)要求,而正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載功率相對(duì)電機(jī)的額定功率很低,造成能源浪費(fèi);實(shí)心轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī),雖然能滿足起動(dòng)要求,但是運(yùn)行時(shí)效率和功率因數(shù)較普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)更低,利用系數(shù)不高,而且轉(zhuǎn)子渦流大,發(fā)熱嚴(yán)重。
2、因此,研究新型高能電工材料和新型電機(jī)對(duì)于提高電機(jī)的性能、降低電機(jī)溫升具有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值。
本文研究新型復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī),它的設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和實(shí)心轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子采用特殊槽形,槽中放置導(dǎo)電導(dǎo)磁的復(fù)合材料和鑄鋁材料,使電機(jī)不僅具有良好的起動(dòng)性能,也具有接近普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。同時(shí),由于轉(zhuǎn)子槽形和材料特性的特殊性,采用磁路方法無法保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,因此,本文從數(shù)值分析出發(fā),對(duì)復(fù)合籠條轉(zhuǎn)
3、子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁性能和熱性能進(jìn)行了研究。
通過復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁場(chǎng)有限元的計(jì)算模型,研究了電機(jī)的磁場(chǎng)分布及轉(zhuǎn)子合金材料的渦流分布,得到電機(jī)的起動(dòng)性能和運(yùn)行性能,并與同功率普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的性能進(jìn)行了對(duì)比,指出了復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)性能的優(yōu)勢(shì)。為了研究不同轉(zhuǎn)子槽形和材料特性對(duì)電機(jī)性能的影響作用,通過計(jì)算得到了轉(zhuǎn)子槽形與材料特性雙因素不同組合方案對(duì)電機(jī)起動(dòng)性能和運(yùn)行性能的影響關(guān)系,研究了導(dǎo)電導(dǎo)磁合金材料引起的磁分流現(xiàn)象、
4、磁分流作用與轉(zhuǎn)子槽形的關(guān)系,對(duì)復(fù)合材料不同幾何形狀尺寸相對(duì)變化時(shí)電機(jī)的運(yùn)行性能進(jìn)行了計(jì)算,為復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)性能的進(jìn)一步優(yōu)化提供了理論參考。
針對(duì)電機(jī)中轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁導(dǎo)電復(fù)合材料使用后轉(zhuǎn)子渦流增加而引起熱流密度增大的問題,建立了復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)全域溫度場(chǎng)的二維模型,確定了電機(jī)求解域內(nèi)散熱系數(shù)、相關(guān)導(dǎo)熱系數(shù)與轉(zhuǎn)差率的相關(guān)性及渦流損耗分布,通過電磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)的關(guān)聯(lián)求解方法,得到了電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的全域溫度分布情況,研究了轉(zhuǎn)子籠
5、條材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)電機(jī)的溫度分布的影響和不同轉(zhuǎn)子材料的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和導(dǎo)熱性對(duì)電磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)的綜合影響關(guān)系。為了計(jì)及堵轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子渦流損耗的復(fù)雜分布,建立了轉(zhuǎn)子復(fù)合籠條分層等效的瞬態(tài)溫度場(chǎng)的物理模型,研究了間斷堵轉(zhuǎn)過程中不同時(shí)刻定轉(zhuǎn)子各部件溫度的分布特性,描述了定子繞組的熱擴(kuò)散過程和定轉(zhuǎn)子雙向熱傳遞的機(jī)理,研究了轉(zhuǎn)子在堵轉(zhuǎn)時(shí)間段和自然冷卻時(shí)間段內(nèi)徑向瞬態(tài)傳熱過程。這對(duì)于判斷電機(jī)實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況時(shí)各部件的溫升較為重要。
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