罗茨真空泵用异步电动机温度场和冷却系统分析

发布时间：2021-07-10 06:43

　　近年来,罗茨真空泵在多个领域得到广泛应用,包括制药、航空航天、化工、薄膜和半导体行业等,对国民经济起着重要作用。屏蔽电动机作为真空泵的核心组成部件,因其屏蔽套的隔离作用,使得电机散热困难,导致电机温升增加,过高的温升会带来电机绝缘材料失效等问题,进而影响真空泵运行的可靠性。因此,对真空泵驱动电机的温度场和冷却系统分析非常重要。本文以罗茨真空泵用异步电动机作为研究对象,对其温升与冷却问题进行了研究。首先,基于电磁场的相关理论基础,建立了电磁场仿真模型,利用有限元法仿真得到额定工况下电机的磁力线分布、定子电流曲线、定子铁耗、转子铁耗、铜耗、定子屏蔽套涡流损耗和转子屏蔽套涡流损耗,为后文电机温度场仿真及冷却系统的分析提供了热源数据。然后,在确定电机各部件的热性能参数后,建立了三维数学模型,编制了罗茨真空泵用异步电动机热网络程序,分别利用有限元法和等效热网络法计算了电机的稳态温度场,对比分析仿真结果,为冷却系统的设计提供了依据。接着,基于流体力学和传热学理论,对电机设计了周向螺旋型、周向圆型、周向折返型和轴向折返型四种冷却结构,分别建立模型并利用软件进行仿真,计算出不同水道深度、不同水道数量、... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

罗茨真空泵工作原理图

第1章绪论5域，并且为世界前沿技术产业提供了核心设备，因此真空技术水平对整个国家的经济水平都有着重要的影响。国内的一些公司和高校一直尽力研制新型的干式真空泵，如中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司、沈阳真空技术研究所、沈阳工业大学、东北大学等。图1.2为国内某公司研制生产的真空泵。驱动电机做为真空泵的主要设备，其直接影响了整个系统的性能，真空泵驱动电机应具备高效率、高可靠性等优点。同时，因真空泵驱动电机处于相对特殊的工作环境，因此一般泵腔与电机紧密接触，因此真空泵驱动电机都为屏蔽电动机。本文采用的屏蔽电动机与普通感应电动机最大的区别就是在定子内径和转子外径处各加装有一层很薄的屏蔽套，其设计过程相异于一般感应电机。电机采用屏蔽电动机能够提高使用可靠性、维护更简单、并且显著降低噪音，但由于屏蔽套的隔离作用，加上真空泵的运行特点，电机的气隙部分真空度较高，所以其内部的对流换热能力很差，转子热量只能通过热传导和热辐射将热量传递到转轴和定子屏蔽套，电机热量由转子传递到电机轴承会使其抱死，定子绕组热量不易散出也会破坏绕组的绝缘，影响真空泵运行的稳定性。因此，对电机温度场和冷却系统的研究具有实际意义。图1.2国内某公司真空泵Fig.1.2Vacuumpumpofadomesticcompany将温度场和流体场的电机冷却系统分析方法结合，可以更加准确的模拟冷却系统中流体的热性规律及水路结构电机各部分温度的影响，并可为罗茨真空泵驱动电机冷却系统设计及优化给出有效的理论依据。1.4课题的主要工作安排目前国内外对异步电动机的温度场及冷却系统研究大多都是普通异步电机，对屏蔽电动机的研究相对较少，而对真空泵驱动电机的温升与冷却特性的研究更少，本文

【参考文献】：
期刊论文
[1]混合电动汽车用磁通切换型永磁电机冷却结构分析[J]. 陈明,陆增洁.  微电机. 2019(07)
[2]考虑温度场和流场的永磁同步电机折返型冷却水道设计[J]. 吴柏禧,万珍平,张昆,席荣盛,何茂兴.  电工技术学报. 2019(11)
[3]混合动力汽车用油冷永磁同步电机温度场研究[J]. 杜爱民,张东旭,孙明明,袁峥正.  汽车技术. 2019(04)
[4]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[J]. 王晓远,高鹏.  电工技术学报. 2016(16)
[5]基于等效热网络法的轴向磁通永磁电机热分析[J]. 韩雪岩,张华伟,贾建国,舒圣浪.  微电机. 2016(04)
[6]新型移相式屏蔽电动机屏蔽套涡流与温升分析[J]. 安跃军,张强,李文瑞,师勇.  西安交通大学学报. 2014(06)
[7]冷却水流速对汽车水冷电机温升影响研究[J]. 李翠萍,柴凤,程树康.  电机与控制学报. 2012(09)
[8]基于多场耦合的开关磁阻起动/发电机油冷结构设计[J]. 宋科璞,陈卫东,刘元度.  电机与控制应用. 2012(06)
[9]大型空冷汽轮发电机定子通风结构优化方案的计算与分析[J]. 霍菲阳,李勇,李伟力,杨雪峰.  中国电机工程学报. 2010(06)
[10]交流电机温升的计算方法[J]. 陈兴卫,阎德春.  防爆电机. 2009(03)

博士论文
[1]微型电动汽车用感应电机的冷却系统研究[D]. 李翠萍.哈尔滨工业大学 2014

硕士论文
[1]电动汽车用磁通切换永磁电机冷却系统设计与分析[D]. 陈明.东南大学 2018
[2]耐腐蚀超洁净涡旋真空泵用屏蔽电动机设计研究[D]. 曹建平.沈阳工业大学 2017
[3]插电式混合动力汽车用电机温度场计算及冷却系统设计[D]. 江曼.合肥工业大学 2016
[4]基于等效热网络法的潜油电机温度计算[D]. 杨雪.哈尔滨理工大学 2014
[5]屏蔽电机的屏蔽套涡流损耗计算与动态特性分析[D]. 谢世强.哈尔滨理工大学 2010
[6]多级干式罗茨真空泵实际抽速计算的研究[D]. 孔源.东北大学 2008
[7]笼型感应电动机断条故障磁场分析及定转子温度场计算[D]. 李守法.哈尔滨理工大学 2007



本文编号：3275405