復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機內(nèi)電磁與傳熱特性的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對電機性能的要求越來越高，而各學(xué)科領(lǐng)域的交叉綜合研究，使電機向著高功率密度方向發(fā)展。目前在重負載起動的特殊場合，如游梁式抽油機，普遍使用的是普通感應(yīng)電動機。在這些場合工作時，由于其起動性能較低，只能通過提高功率等級來滿足起動要求，而正常運行時的負載功率相對電機的額定功率很低，造成能源浪費；實心轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，雖然能滿足起動要求，但是運行時效率和功率因數(shù)較普通感應(yīng)電動機更低，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對于提高電機的性能、降低電機溫升具有重要理論意義和實用價值。
　　本文研究新型復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，它的設(shè)計思想和結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)感應(yīng)電動機和實心轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，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，使電機不僅具有良好的起動性能，也具有接近普通感應(yīng)電動機的運行性能。同時，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算結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，本文從數(shù)值分析出發(fā)，對復(fù)合籠條轉(zhuǎn)

3、子感應(yīng)電動機的電磁性能和熱性能進行了研究。
　　通過復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機電磁場有限元的計算模型，研究了電機的磁場分布及轉(zhuǎn)子合金材料的渦流分布，得到電機的起動性能和運行性能，并與同功率普通感應(yīng)電動機的性能進行了對比，指出了復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機性能的優(yōu)勢。為了研究不同轉(zhuǎn)子槽形和材料特性對電機性能的影響作用，通過計算得到了轉(zhuǎn)子槽形與材料特性雙因素不同組合方案對電機起動性能和運行性能的影響關(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，對復(fù)合材料不同幾何形狀尺寸相對變化時電機的運行性能進行了計算，為復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機性能的進一步優(yōu)化提供了理論參考。
　　針對電機中轉(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)電動機全域溫度場的二維模型，確定了電機求解域內(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，通過電磁場與溫度場的關(guān)聯(lián)求解方法，得到了電機穩(wěn)態(tài)運行時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)對電機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)熱性對電磁場與溫度場的綜合影響關(guān)系。為了計及堵轉(zhuǎn)時轉(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)溫度場的物理模型，研究了間斷堵轉(zhuǎn)過程中不同時刻定轉(zhuǎn)子各部件溫度的分布特性，描述了定子繞組的熱擴散過程和定轉(zhuǎn)子雙向熱傳遞的機理，研究了轉(zhuǎn)子在堵轉(zhuǎn)時間段和自然冷卻時間段內(nèi)徑向瞬態(tài)傳熱過程。這對于判斷電機實際運行中出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)情況時各部件的溫升較為重要。
　　本文完成