交流牵引电机温度场分析与结构优化设计方法研究

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交流牵引电机是一种结构简单、易于维护的电机,被广泛应用于各个领域。然而由于电机在运行中会产生各种损耗而使其温度升高,如果其温升过高,则可能会引起其转子导条断裂、绕组绝缘损坏等故障,因此开展交流牵引电机温度场分析,并在此基础上对其结构进行优化设计以降低其温升将具有重要意义。论文分别开展了交流牵引电机温度场分析与通风散热结构设计方法研究,提出了一种基于果蝇算法的结构化网格优化划分方法与一种新型转子齿部轴向通风槽结构,取得了较好的效果。论文主要内容包括:1、针对交流牵引电机转子导条等多边形柱状热分析模型结构化网格划分质量不高的问题,提出一种结构化网格优化划分方法。文中建立了交流牵引电机温度场分析求解域模型,确定了交流牵引电机多边形柱状模型的四边形区域质量计算方法,提出一种基于内置四边形的多边形柱状模型四边形区域划分方法,并采用果蝇算法(FOA)对各分区式的综合质量进行优化以获得相应的最佳分区方式,最后分别通过有限元法和实验对其效果进行了验证,同时与传统结构化网格划分法进行了对比分析。2、针对目前交流牵引电机转子轴向通风孔存在散热效果欠佳的问题,提出一种新型的转子齿部轴向通风槽结构。文中建立了交流牵引电机共轭传热分析求解域模型并对其展开了共轭传热分析,分别得到相应的流体场与温度场分布图,根据其分布图并针对其转子端环与齿部温度偏高的问题,提出一种新型的转子齿部轴向通风槽结构;分析了该新型通风槽结构参数对电机转子散热效果及电机相关性能指标的影响,研究了通风槽最佳结构参数的优化设计方法,并对其效果进行了仿真验证,同时与传统轴向通风孔结构进行了对比分析。
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