復(fù)合籠條轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)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(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。
　　本文完成