基于磁热耦合的新型高速动车组牵引电机传热特性数值研究

文章以某型号新型高速动车组牵引电机为研究对象,分别建立了二维电磁仿真模型和全计算域三维流固耦合仿真模型,基于磁热耦合方法实现了电磁场损耗分布向流体仿真模型的映射,并作为热源参与电机流场和温度场的计算。通过与试验数据对比分析,验证了磁热耦合计算方法的准确性。同时,对该电机流体流动特性和温度分布进行了分析,表明该通风冷却结构设计合理,满足车辆运行使用要求。     

地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机冷却结构设计

针对永磁直驱电机体积小、转矩密度高、损耗密度大、散热困难的问题,基于190 k W的地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机,在四角冷却结构的基础上设计了3种往返式循环水路结构,对3种冷却水路结构进行流体场计算,选取最优方案进行温度场分析,制造了一台功能样机进行试验验证,试验结果与计算结果相吻合,且温升合理,电机稳定可靠运行。     

交流传动快速客运电力机车通风系统

为提高电力机车通风系统设计的准确性和合理性,利用数值仿真计算和传统经验相结合的方法对交流传动快速客运电力机车通风系统(重点对牵引电机通风系统和机械间微正压控制)进行了设计计算。根据计算结果提出优化建议,并将计算数据与试验验证数据进行比较,得出设计数据的修正系数。结果表明,采用Fluent软件既可以优化通风系统的设计,又可以缩短设计周期,降低试验费用。     

100%低地板轻轨车混合动力电源箱冷却方案设计研究

通风冷却技术是100%低地板轻轨车混合动力电源箱的核心关键技术之一。现基于模块化设计原则,进行了混合动力电源箱的结构设计,冷却方案采用强迫风冷方式。通过分析温升试验结果,并结合理论分析和仿真计算,针对原方案进行了优化改进。新方案通风散热能力更佳、防护等级更高,更具安全性和可靠性。     

基于温度场仿真分析的整体式驱动电机设计优化

整体式驱动电机由于结构特殊,对绕组温度控制提出了更高要求。文章简要介绍了整体式驱动电机结构特点及牵引电机常用冷却方式,以某整体式驱动电机为例,根据其初步温度场分析情况,对电机损耗及风路结构进行优化,温度场仿真计算结果表明优化后的电机绕组热点温度降低明显。     

大功率永磁直驱电力机车牵引电机关键技术研究

大功率永磁同步直驱电机首次在电力机车上使用,虽然相比传统的异步电机有很多优点,但同时其设计难度也非常大,因此重点介绍大功率永磁直驱电机内部结构、风路结构,和其所使用的永磁材料,再从其电磁设计难点方面进行了重点分析,并对其关键温升试验进行了仿真介绍和实际试验结果,通过温升结果发现其电机设计缺陷,并给出了相应的改造方案使之满足设计要求,同时给出了永磁电机相关试验数据验证了其优势性。     

大功率永磁直驱电力机车牵引电机散热研究

文章介绍了大功率永磁直驱电力机车牵引电机直驱传动结构和电机风路结构设计,对永磁电机散热仿真和温升试验进行对比分析,在有无联轴器的试验条件下对电机进行温升试验,以证明联轴器传动结构对电机散热具有向好改善;重点对试验中轴承温升偏高的问题进行研究和试验验证,开展不同转速和有无联轴器条件下电机温升试验,经过分析研究给出电机轴承温升与转子永磁体发热的关系;通过转子永磁体磁钢分段技术减少转子磁损耗,经过理论分析和试验证明磁钢分段电机轴承温升比非磁钢分段电机明显下降。通过对永磁直驱电机散热技术研究,证明大功率永磁直驱电力机车电机转子采用磁钢分段技术能够有效降低电机损耗,采用直驱电机连接联轴器传递结构可进一步降低电机温升,为后续轨道交通行业大功率永磁直驱电机散热设计和大功率永磁直驱技术的可靠应用奠定基础,提供有益的设计经验。     

电力机车通风系统流体仿真计算与分析

介绍了电力机车通风系统的一个流体仿真计算实例,并通过将计算结果与试验数据进行对比分析,对流体仿真计算在电力机车通风系统技术设计的应用进行了初步探讨,并根据计算对电力机车通风系统进行了简单的分析。     

基于热网络的全封闭风冷永磁电机温升分析

全封闭风冷永磁牵引电动机功率密度高、内部散热条件恶劣,对电机热设计和温升控制提出了较高要求。研究了热网络方法在电机温升分析中的应用,对一款全封闭风冷永磁电机构建热网络模型,并基于MATLAB/SIMULINK平台编程计算热网络参数,实现了对电机内部温升计算和热分析的快速响应。与试验结果对比发现,热网络方法温升计算结果具有较高准确性,能满足电机工程设计需要,对电机热设计具有工程指导意义。     

动车组充电机散热分析及优化设计

根据充电机功率模块的热流密度及温升确定了充电机的冷却方式,并提出了充电机的散热设计方案。通过散热仿真计算,计算了充电机各关键元器件温升,计算结果表明该散热设计方案满足散热需求。同时,通过温升试验对充电机整机进行了温升测试及内循环优化设计,试验结果显示增加内循环风道可有效降低充电机功率模块各元器件表面温度。     

全封闭永磁同步电机的开发

本文介绍了用于下一代郊区列车的235kw全封闭永磁同步电动机的开发情况。该电动机采用了1种新颖的冷却结构,其效果在温升试验中得到了验证。为增加扭矩磁阻,它优化了内部永磁结构,以降低最大电流。试验结果和计算值表明,这种新型电机能减少列车12％的能耗和降低7dB的噪音。     

车用永磁同步电机磁热耦合分析

随着电动汽车对永磁同步电机性能的要求越来越高,进行该类电机的磁热耦合分析尤为必要。以一台40 kW物流车用永磁同步电机为研究对象,根据电机的结构参数在RMxprt中建立了电机的分析模型,利用有限元方法(FEM)分析电机的磁场,并计算电机的损耗。采用磁热耦合分析方法分析电机的温度场。将电机的损耗等效为电机温度场的热源,流固耦合仿真了该电机在额定工况下电机的温度场分布情况,为电机设计提供了重要的理论依据。     

基于Icepak的机车牵引变流器热设计

以某机车牵引变流器散热系统为研究对象,对其功率模块和其他热敏感度高的关键部件热损耗进行分析。针对该变流器的整体布局特征,提出各功率模块采用独立风道的方式进行冷却,并在风机的入口前设计导流装置,将各模块的冷却风量按功耗的比例进行分配,均衡冷却效果。采用Icepak软件计算变流器内部的流场分布和功率模块的温度分布,结果表明:各关键部件的散热都能满足设计要求,各功率模块的冷却效果也较为均衡。通过温升试验验证,试验结果与仿真结果基本吻合,验证了方案的可行性。     

牵引变压器温升试验研究

基于GB 1094.2—2013《电力变压器第2部分:液浸式变压器的温升》,结合试验数据,分析牵引变压器温升模型、温升试验曲线和冷却单元工况,探讨牵引变压器的油温升测试和绕组平均温升测试的具体操作过程及相关计算方法,提出温升试验结果的修正条件和修正公式。试验为牵引变压器设计人员与试验人员提供操作依据,也是对标准内容的合理补充。     

地铁辅助变流器功率损耗与热仿真分析

辅助变流器功率密度的不断提高使密闭箱体内的发热更加严重,因此辅助变流器热设计的重要性随之显现出来。以地铁辅助变流器为例,首先分析计算箱内各主要电气器件功率损耗,利用FloTHERM流体热仿真软件建立仿真模型,设置初始条件并求解计算,得出变流器运行中箱体内部的温度场和流场分布。之后对辅助变流器的样机进行了温升试验并将多测点实测温度与仿真结果对应位置进行了对比,对比的结果证明了热仿真方法对地铁辅助变流器进行发热情况分析的可行性与准确性,对辅助变流器的热设计提供了参考。     

直线电机的温升测试及分析

介绍了直线电机车辆的直线电机温升试验方法和试验情况,并根据试验数据对直线电机温升进行了评估,并就降低直线电机温升的方法进行了初步的阐述.     

地铁高频辅助变流器热设计及试验验证

随着地铁辅助变流器的开关频率不断提高,合理的热设计是保证辅助变流器正常工作的前提。针对地铁高频辅助变流器,对产品热设计进行研究。利用PLECS软件计算关键模块的损耗,并设计多并联风道散热系统;采用Icepak软件建立该散热系统仿真模型,仿真得到高频辅助变流器关键模块的温升;最后对高频辅助变流器样机进行温升试验。仿真结果与试验测试结果对比表明,温升吻合性较好,验证了仿真分析的有效性,且关键模块温升小于45 K,满足该系统的散热需求,并为高频辅助变流器热设计及优化提供了方法。     

考虑装配过盈和运行载荷的牵引电机转轴应力分析

基于弹性力学理论,文章主要分析了考虑装配过盈和运行载荷的牵引电机转轴应力计算方法,并以某型大功率牵引电机为例,通过ANSYS Workbench对转轴进行了静态结构仿真,对比和验证了理论分析方法。结果表明,理论计算结果与有限元仿真结果接近,该计算方法能够满足转轴过盈配合应力分析的要求,有助于为电机转轴过盈连接的合理设计提供理论指导。     

地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机的热分析

随着永磁牵引系统的发展,对电机提出了高功率密度、高转矩密度的要求,热分析在电机设计过程中变得越来越重要。文章以某地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机为例,基于热分析的设计方法提出了设计过程中主要考虑的项点、冷却方式的选择、水冷机座设计的关键参数,并对比了三维仿真结果及试验数据。对比结果表明,定子温度的仿真值与试验数据一致性较好,提出的设计方法可以为永磁直驱同步牵引电动机设计提供参考。     

电力机车牵引变流器水冷系统的热仿真分析

水冷系统是大功率交流传动电力机车牵引变流器安全可靠运行的基础。因其结构复杂,很难采用经验公式和理论计算进行准确的分析,而采用有限体积法对整个水冷系统进行仿真时需面临计算精度与计算机资源巨大的问题。通过运用FLUENT软件先对水冷系统管道内冷却介质的流动情况进行分析,再以计算得到的各水冷散热器入口平均流速为输入参数,然后对逆变模块和整流模块的水冷散热器温升情况进行研究,得到水冷系统的散热性能仿真结果。仿真方法的可行性和仿真结果的准确性得到了试验验证。研究结果可为牵引变流器水冷系统的热设计提供指导。