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无刷励磁机通风冷却研究

张万全  
【摘要】:国内外对于励磁机的研究主要集中在电磁设计、结构设计、整流电路设计及其优化等方面,但缺乏关于励磁机通风冷却方面的研究,特别是关于其定子、转子、旋转整流盘方面三维流场、温度场数值模拟方面研究鲜见报道。所以,本文研究的内容具有重要的科学意义。本文以某公司引进的日本西门子某型号无刷励磁机为原型,进行西气东输20MW高速隐极同步电动机用无刷励磁机自主研发设计,以励磁机通风冷却为主要研究方向,保证内部部件不超温,尤其是旋转整流盘的二极管及定转子线棒。采用有限体积法,运用FLUENT流体分析软件对单一旋转因素及两个设计方案进行了模拟研究,得出相应情况下的流场、温度场分布特点。首先,针对励磁机内两个旋转器件,进行单一旋转部件旋转自吸风时流场特征机理分析,得到流场分布特征。然后,针对励磁机一方案进行内部三维流场、温度场数值模拟计算,反演得到同轴两旋转部件同时旋转引起的综合流场、温度场特征。在上述研究基础上,改变入出口位置,研究励磁机二方案内部三维流场、温度场特征,并进行机理分析,探索完成两个旋转流场的相互影响,流场及温度场间的相互影响的研究。对试验机实际运行时的出口质量流量及机座靠近轴的位置温度进行了测量,其实验结果与模拟结果进行了相互对比,验证数值模拟过程中物理模型简化选取、边界条件设定及计算结果的准确性。为今后研发同步电动机的无刷励磁机通风冷却设计提供理论根据。


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