27MW凸极电机定转子温度场及影响因素的研究

发布时间：2017-09-16 18:11

  本文关键词：27MW凸极电机定转子温度场及影响因素的研究

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【摘要】：电机的温升直接关系到其工作性能及经济指标,因此,必须建立合理有效的物理模型作为计算域,基于计算流体动力学(CFD)原理对电机的热流场进行数值模拟,分析冷却介质的流动特性、流场及温度场变化规律,为同类设计提供理论指导,具有重要实用价值。本文首先以已完成的27MW凸极同步电动机原始方案通风冷却研究为基础,建立整机1/8定转子一体化通风系统结构,对该物理模型下的流场进行数值模拟计算,分析冷却介质的流量分布、流速等特性,得到的数值计算结果与工厂给出的计算结果的相对误差在15%以内,满足要求,说明计算的准确性;其次,在流体场数值模拟的基础上,增加温度场计算物理模型,定子部分增加19~21号定子线棒等固体部件,转子部分为全部固体部件,对整机1/8定转子一体化系统下温度场进行数值模拟计算,计算结果表明,铜绕组、散热肋片、极靴、绝缘、绕组等转子部件的温度均沿轴向逐渐升高;最后,对凸极电机定转子温度场影响因素进行研究,先将定子固体部分研究对象改为22~24号槽定子线棒,分别对物理模型中定子线棒(选取三个连续定子槽)沿圆周嵌入铁心槽位置不同对定子线棒的温度场影响和转子磁极主绝缘厚度变化及定子铁心背部空气出口位置变化时对定转子温度场的影响进行研究。计算结果表明,电机内转子域主绝缘减薄有利于转子铜绕组冷却,峰值温度降低1.6℃;在铁心段上方均设置冷却空气出口比仅在中心对称面上方设置出口的风量增加17.05%,铜峰值温度降低0.66℃,铜绕组体平均温度降低0.98℃,整体冷却效果较好。本文所用的研究方法及所得到的计算结果对大容量凸极电动机通风冷却系统设计及CFD数值计算有一定意义。
【关键词】：凸极同步电动机 定转子 热流场 数值模拟
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM303.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究目的及意义10-11
• 1.2 凸极电动机通风冷却研究现状11-16
• 1.2.1 国内研究现状11-14
• 1.2.2 国外研究现状14-16
• 1.3 课题来源及主要研究内容16-18
• 第2章 凸极同步电机简述18-22
• 2.1 凸极电机结构特点18-19
• 2.2 凸极电机热源19-20
• 2.2.1 凸极电机的发热19
• 2.2.2 凸极电机的冷却19-20
• 2.3 CFD原理在电机冷却中的应用简介20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 定子线棒选取位置对温度场计算结果的影响22-45
• 3.1 方案提出22-25
• 3.2 物理模型及网格划分25-32
• 3.2.1 物理模型建立25-29
• 3.2.2 网格划分29-32
• 3.3 控制方程及求解条件32-35
• 3.3.1 基本假设与控制方程32-33
• 3.3.2 求解条件33-35
• 3.4 计算结果及分析35-44
• 3.4.1 转子温度场的对比分析36-38
• 3.4.2 定子温度场的对比分析38-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 变结构方案时定转子一体化热流场分析45-62
• 4.1 物理模型及网格划分45-49
• 4.1.1 物理模型建立45-48
• 4.1.2 网格划分48-49
• 4.2 计算结果及分析49-55
• 4.2.1 转子温度场模拟结果分析50-52
• 4.2.2 定子温度场模拟结果分析52-55
• 4.3 电机空气出口位置对热流场的影响55-61
• 4.3.1 流场计算结果分析55-57
• 4.3.2 定转子温度场模拟结果分析57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文68-69
• 致谢69

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本文编号：864621