屏蔽电机综合物理场协同计算与相关因素分析

作     者：张晓晨 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李伟力

授予年度：2006年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：屏蔽电机 屏蔽损耗 涡流场 温度场 

摘      要：随着石油化学工业、核工业的发展,屏蔽电泵得到了更为广泛的应用,作为该泵种的关键动力部件,屏蔽电机的设计、分析及应用都取得了长足的进步。但是,在屏蔽损耗计算、屏蔽参数对电机性能影响的计算分析上仍存在诸多问题。 本文首先分析了屏蔽电机的结构及设计特点,以三台不同规格的屏蔽电机为例,建立了其涡流场有限元计算的二维模型,采用内外双收敛法和传统解析算法分别对电机的涡流损耗进行计算,通过与实测结果进行对比,表明有限元数值算法较传统方法更加精确科学。在此基础上,针对不同屏蔽套厚度和材料特性情况下的涡流损耗进行了计算与分析,由此给出了他们的变化对其涡流损耗的影响关系。根据屏蔽电机的结构特点和电机学理论,建立了屏蔽电机的等效电路,基于能量法计算了等效电路中屏蔽套的相关参数。其次,又对采用不同屏蔽套的电机的稳态运行性能和起动性能进行了计算,分析了电机性能随屏蔽套参数变化的规律。 在涡流场分析计算基础上,建立了定子绕组散下线时定子温度场与涡流场弱耦合有限元数学模型,推导了相关导热系数和散热系数的计算公式,利用电磁场计算出的涡流损耗作为温度场数值计算的分布热源,进而对屏蔽电机的二维和三维温度场进行了数值分析,所得计算结果与实验结果相吻合,充分表明这种方法在分析屏蔽电机热稳定性时的准确性和可靠性。此外,研究了不同屏蔽套材料和厚度对电机热性能的影响。 综合物理场的协同计算得出了一系列关于定子屏蔽套参数对电机性能影响的有益结论,为屏蔽电机的理论分析和优化设计提供了有益的帮助,并奠定了该了类电机综合物理场计算的理论基础。