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电机导热散热节能技术及应用研究

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作者:
陈中帅
导师:
陈革
学科专业:
机械工程 
文献出处:
东华大学 2016年
关键词:
热管论文  电机论文  有限元分析论文  测试论文  细纱机论文  

摘要:电机作为国民经济中主要的耗电设备,运行正常与否,最重要的标志就是电动机的发热程度。电机的发热量主要集中于定子和转子两部分,定子部分的热量通过外壳直接散发,而转子处于相对密闭的环境下,热量传递效率低,从而产生热蓄积,不仅降低电机的出功能力,而且使得电机寿命也大大降低,因此,对电机转子部分散热是解决电机散热的瓶颈。尤其对于防爆电机、纺织机械专用电机等在密闭环境下工作的电机来说,对其转子进行散热更为必要。热管是一种高效导热元件,它依靠自身内部工作液体相变来实现传热,由于热管内部工作液体的汽、液相变传热,热阻很小,因而其具有高效传热特性和优越的等温性。本课题将热管安装于电机转子中,对转子进行导热散热,确保电机运行的可靠性和经济性,延长电机寿命,提高电机的输出效率,从而实现节能降耗的目的。主要开展以下工作:(1)对转子进行深孔加工,并通过过盈配合将热管嵌入转子深孔中,以保证热管壁面与转子内孔紧密接触,确保充分导热,并设计了散热装置,实现电机转子的充分导热散热。(2)分析热管与转子孔壁之间的接触热阻,确定减少接触热阻的因素;采用有限元方法分析电机转子进行深孔加工后力学性能的变化,通过建立热管与转子过盈联接的有限元模型,分析过盈量、摩擦因数以及配合长度对热管与电机转子过盈联接的静态和动态性能的影响;在有限元分析的基础上,对热管与电机转子过盈联接法向最大接触应力进行多目标优化,得出热管与转子最大法向接触应力最小的接触状态,以提高热管与转子配合的可靠性和转子轴的寿命。(3)利用热管优良的传热特性,对电机散热进行改进,设计了一种新型节能电机。通过EM-Ⅱ电机综合测试系统对节能电机进行性能测试,试验数据表明,通过热管对电机转子进行导热散热,能够有效提高电机的节能效果。(4)将改进的节能电机应用到纺织产业中大规模应用的细纱机上,通过现场测试,验证节能电机的能效,探索一种可以实施的细纱机节能技术。

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