三相鼠籠異步電機(jī)熱磁耦合分析及效率優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、提高效率是我國未來電機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但在提高效率的同時(shí)必須要保證電機(jī)的壽命和運(yùn)行可靠性。電機(jī)運(yùn)行時(shí)的溫度對(duì)電機(jī)的壽命和運(yùn)行可靠性有著直接而顯著的影響,提高電機(jī)效率和對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)的研究具有重要的工程意義。
　　 本文根據(jù)電磁場(chǎng)理論建立了三相鼠籠異步電機(jī)的場(chǎng)路耦合模型,對(duì)異步電機(jī)瞬態(tài)二維電磁場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,得到了電機(jī)的工作特性結(jié)果,并對(duì)啟動(dòng)過程中電機(jī)整體的磁場(chǎng)分布以及轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電流密度變化進(jìn)行了分析。當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),磁力線較均勻的

2、分布在定轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)部,轉(zhuǎn)予繞組電流密度分布均勻。而當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)磁力線主要集中在臨近轉(zhuǎn)子表面較薄的一層內(nèi),定、轉(zhuǎn)子齒端磁通密度很高,轉(zhuǎn)子繞組電流密度沿徑向逐漸變大,有明顯的集膚效應(yīng)。
　　 根據(jù)溫度場(chǎng)理論建立了三相鼠籠異步電機(jī)定轉(zhuǎn)子全域瞬態(tài)溫度場(chǎng)模型,計(jì)算了電機(jī)在額定負(fù)載情況下的瞬態(tài)三維溫度場(chǎng)變化,也對(duì)電機(jī)不同負(fù)載運(yùn)行時(shí)的溫度場(chǎng)以及影響溫度場(chǎng)分布的因素進(jìn)行了計(jì)算和分析。在電機(jī)啟動(dòng)開始階段,定轉(zhuǎn)子溫度迅速升高,隨后溫升幅度逐漸減小直

3、至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),整個(gè)過程中,轉(zhuǎn)子導(dǎo)條溫度始終高于定子繞組溫度,最高溫度出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的軸向中心。當(dāng)電機(jī)溫升達(dá)到穩(wěn)定后,定子區(qū)域的整體溫度低于轉(zhuǎn)子區(qū)域,而機(jī)殼表面的溫度是最低的。轉(zhuǎn)子鐵心的軸向溫差要大于定子鐵心,而定子鐵心的徑向溫差要大于轉(zhuǎn)子鐵心。電機(jī)整體的溫度隨詹電機(jī)功率的增大而升高,但并不成線性增長的關(guān)系。散熱翅的高度對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)有較大的影響。用鑄銅代替鑄鋁作為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)可以有效降低轉(zhuǎn)子區(qū)域的溫度。
　　 對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改

4、進(jìn)來提高效率,分析了相關(guān)改進(jìn)措施對(duì)電機(jī)工作特性的影響,并對(duì)電機(jī)效率進(jìn)行了優(yōu)化。在槽滿率允許的情況下,增大導(dǎo)線直徑可以有效減少定子繞組銅損耗,提高電機(jī)效率。剪短定子繞組端部可調(diào)長度和減小氣隙厚度也可以提高電機(jī)效率,同時(shí)減小氣隙厚度有利于電機(jī)功率岡數(shù)的提高,但會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)電流倍數(shù)的增大。適當(dāng)增加鐵心長度可以有效提高電機(jī)效率和功率因數(shù),但會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)減小。用遺傳算法對(duì)電機(jī)進(jìn)行效率優(yōu)化,并結(jié)合模式搜索法再次進(jìn)行效率優(yōu)化,進(jìn)一步