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时变载荷作用下永磁直驱发电机外转子铁芯机械响应研究
1
作者
何玉灵
杨佳文
+3 位作者
孙凯
吴学伟
朱晓光
罗浩然
《机械强度》
北大核心
2025年第4期27-38,共12页
针对外转子直驱永磁发电机在时变磁拉力载荷作用下外转子铁芯机械响应进行理论解析、仿真计算和试验验证。首先,解析了外转子发电机转子铁芯磁拉力的来源及其随载荷变化规律,确定了转子磁拉力表达式以及时间阶次和空间阶次特征。同时分...
针对外转子直驱永磁发电机在时变磁拉力载荷作用下外转子铁芯机械响应进行理论解析、仿真计算和试验验证。首先,解析了外转子发电机转子铁芯磁拉力的来源及其随载荷变化规律,确定了转子磁拉力表达式以及时间阶次和空间阶次特征。同时分析了外转子铁芯基本振动模型,确定了外转子铁芯基本振动方程。然后,建立了外转子直驱发电机的仿真计算模型,得到了单位面积磁拉力的时空阶次特征和典型日下随时间变化规律。将电磁场得到的单位面积磁拉力密度作为输入载荷导入结构场,进行磁-固(结构)耦合仿真,计算分析了外转子铁芯在参考时刻的变形和应力的分布及振动噪声响应的变化规律。最后,用一台13 kW外转子直驱发电机模拟实例印证了解析和仿真的准确性。研究结果确定了外转子铁芯所承受的时变载荷及其作用下的机械响应分布规律,发现了发电机运行时转子铁芯应该重点检测的时刻和部位,同时分析了时变载荷下的噪声特性,为发电机的维护和设计提供了一定的参考依据。
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关键词
外转子直驱永磁同步发电机
机械响应
磁拉力
时变载荷
电磁噪声
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职称材料
同步发电机定子铁心磁-热-固耦合计算分析
2
作者
何玉灵
蒋梦雅
邱名豪
《电力工程技术》
北大核心
2024年第4期208-216,共9页
为分析发电机运行过程中定子铁心的损耗、温升及其在磁拉力和热应力综合作用下的机械结构响应,文中对同步发电机定子铁心进行磁-热-固多物理场耦合计算。首先,理论推导铁心损耗及其所受的单位面积磁拉力,分析铁心的温升特性,在此基础上...
为分析发电机运行过程中定子铁心的损耗、温升及其在磁拉力和热应力综合作用下的机械结构响应,文中对同步发电机定子铁心进行磁-热-固多物理场耦合计算。首先,理论推导铁心损耗及其所受的单位面积磁拉力,分析铁心的温升特性,在此基础上解析得到铁心在磁拉力和非均匀热载荷耦合激励下的机械结构响应;然后,构建CS-5型故障模拟发电机作为有限元仿真的三维物理模型,计算得到铁心的单位面积磁拉力、损耗曲线和温度分布情况,并进一步计算获得磁拉力和热载荷同时作用下铁心的变形、应变和应力。结果表明:发电机在稳定运行后,定子齿槽温度最高;槽口处变形量最大,槽底应力较高。最后,通过热电偶和温度巡检仪对CS-5型故障模拟发电机在实际运行过程中的定子铁心端面、槽内和外圆表面的温升进行实时监测,实测的定子铁心温度场分布和有限元仿真结果相吻合,验证了磁-热-固多物理场耦合方法的有效性。文中获得了定子铁心的温度分布规律及其在磁-热耦合激励下的机械结构响应分布规律,为发电机结构逆向优化设计及定子铁心变形预防提供了技术参考。
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关键词
同步发电机
定子铁心
损耗
温升
机械结构响应
失效预防
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职称材料
磁热固耦合作用下的同步发电机转子铁芯损耗及温升特性分析
被引量：
3
3
作者
何玉灵
武钰
+2 位作者
王烁
张超
白洁
《华北电力大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021年第6期55-62,共8页
为了分析同步发电机在电磁-温度-应力单向耦合作用下的转子铁芯损耗及温升特性。首先从电磁场理论入手,对发电机在正常情况转子铁芯损耗进行了分析,确立了发电机各部分的导热系数及各表面的散热系数。然后建立了CS-5型发电机的三维有限...
为了分析同步发电机在电磁-温度-应力单向耦合作用下的转子铁芯损耗及温升特性。首先从电磁场理论入手,对发电机在正常情况转子铁芯损耗进行了分析,确立了发电机各部分的导热系数及各表面的散热系数。然后建立了CS-5型发电机的三维有限元模型,运用Maxwell-ANSYS workbench联合仿真计算了发电机转子铁芯损耗曲线及表面温度场分布,并将转子铁芯温度场仿真结果作为热载荷激励条件,计算了转子铁芯热应力分布。最后,在CS-5机组上实测了转子铁芯温度,所得实验结果与有限元计算结果基本一致。研究结果确定了转子的温度场分布,以及发电机正常运行时应该重点监测的温升部位,同时确定了转子铁芯热应力的峰值点,为发电机设计及转子热应力监控提供了一定的参考依据。
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关键词
同步发电机
转子铁芯
损耗
温度
热应力
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职称材料
题名
时变载荷作用下永磁直驱发电机外转子铁芯机械响应研究
1
作者
何玉灵
杨佳文
孙凯
吴学伟
朱晓光
罗浩然
机构
华北电力大学河北省电力机械设备健康维护与失效预防重点实验室
华北电力大学
苏州研究院
出处
《机械强度》
北大核心
2025年第4期27-38,共12页
基金
国家自然科学基金项目(52177042)
高校基本科研业务费专项基金项目(2023MS128)
+2 种基金
河北省第三批青年拔尖人才支持计划([2018]-27)
河北省高层次人才资助项目(B20231006)
苏州市社会发展科技创新项目(SS202134)。
文摘
针对外转子直驱永磁发电机在时变磁拉力载荷作用下外转子铁芯机械响应进行理论解析、仿真计算和试验验证。首先,解析了外转子发电机转子铁芯磁拉力的来源及其随载荷变化规律,确定了转子磁拉力表达式以及时间阶次和空间阶次特征。同时分析了外转子铁芯基本振动模型,确定了外转子铁芯基本振动方程。然后,建立了外转子直驱发电机的仿真计算模型,得到了单位面积磁拉力的时空阶次特征和典型日下随时间变化规律。将电磁场得到的单位面积磁拉力密度作为输入载荷导入结构场,进行磁-固(结构)耦合仿真,计算分析了外转子铁芯在参考时刻的变形和应力的分布及振动噪声响应的变化规律。最后,用一台13 kW外转子直驱发电机模拟实例印证了解析和仿真的准确性。研究结果确定了外转子铁芯所承受的时变载荷及其作用下的机械响应分布规律,发现了发电机运行时转子铁芯应该重点检测的时刻和部位,同时分析了时变载荷下的噪声特性,为发电机的维护和设计提供了一定的参考依据。
关键词
外转子直驱永磁同步发电机
机械响应
磁拉力
时变载荷
电磁噪声
Keywords
External rotor direct drive permanent magnet synchronous generator
Mechanical response
Magnetic pull
Time-varying load
Electromagnetic noise
分类号
TM31 [电气工程—电机]
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职称材料
题名
同步发电机定子铁心磁-热-固耦合计算分析
2
作者
何玉灵
蒋梦雅
邱名豪
机构
华北电力大学
(
河北省
电力机械
设备
健康
维护与
失效
预防
重点
实验室
)
出处
《电力工程技术》
北大核心
2024年第4期208-216,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(52177042)
河北省自然科学基金资助项目(E2020502032)
中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(2020MS114,2023MS128)。
文摘
为分析发电机运行过程中定子铁心的损耗、温升及其在磁拉力和热应力综合作用下的机械结构响应,文中对同步发电机定子铁心进行磁-热-固多物理场耦合计算。首先,理论推导铁心损耗及其所受的单位面积磁拉力,分析铁心的温升特性,在此基础上解析得到铁心在磁拉力和非均匀热载荷耦合激励下的机械结构响应;然后,构建CS-5型故障模拟发电机作为有限元仿真的三维物理模型,计算得到铁心的单位面积磁拉力、损耗曲线和温度分布情况,并进一步计算获得磁拉力和热载荷同时作用下铁心的变形、应变和应力。结果表明:发电机在稳定运行后,定子齿槽温度最高;槽口处变形量最大,槽底应力较高。最后,通过热电偶和温度巡检仪对CS-5型故障模拟发电机在实际运行过程中的定子铁心端面、槽内和外圆表面的温升进行实时监测,实测的定子铁心温度场分布和有限元仿真结果相吻合,验证了磁-热-固多物理场耦合方法的有效性。文中获得了定子铁心的温度分布规律及其在磁-热耦合激励下的机械结构响应分布规律,为发电机结构逆向优化设计及定子铁心变形预防提供了技术参考。
关键词
同步发电机
定子铁心
损耗
温升
机械结构响应
失效预防
Keywords
synchronous generator
stator core
loss
temperature rise
mechanical structural response
failure prevention
分类号
TM31 [电气工程—电机]
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职称材料
题名
磁热固耦合作用下的同步发电机转子铁芯损耗及温升特性分析
被引量：
3
3
作者
何玉灵
武钰
王烁
张超
白洁
机构
华北电力大学河北省电力机械设备健康维护与失效预防重点实验室
出处
《华北电力大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021年第6期55-62,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51777074)
河北省自然科学基金(E2020502032)
+1 种基金
中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2020MS114,2018YQ03)
河北省第三批青年拔尖人才支持计划([2018]-27).
文摘
为了分析同步发电机在电磁-温度-应力单向耦合作用下的转子铁芯损耗及温升特性。首先从电磁场理论入手,对发电机在正常情况转子铁芯损耗进行了分析,确立了发电机各部分的导热系数及各表面的散热系数。然后建立了CS-5型发电机的三维有限元模型,运用Maxwell-ANSYS workbench联合仿真计算了发电机转子铁芯损耗曲线及表面温度场分布,并将转子铁芯温度场仿真结果作为热载荷激励条件,计算了转子铁芯热应力分布。最后,在CS-5机组上实测了转子铁芯温度,所得实验结果与有限元计算结果基本一致。研究结果确定了转子的温度场分布,以及发电机正常运行时应该重点监测的温升部位,同时确定了转子铁芯热应力的峰值点,为发电机设计及转子热应力监控提供了一定的参考依据。
关键词
同步发电机
转子铁芯
损耗
温度
热应力
Keywords
synchronous generator
rotor core
loss
temperature
thermal stress
分类号
TM31 [电气工程—电机]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
时变载荷作用下永磁直驱发电机外转子铁芯机械响应研究
何玉灵
杨佳文
孙凯
吴学伟
朱晓光
罗浩然
《机械强度》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
同步发电机定子铁心磁-热-固耦合计算分析
何玉灵
蒋梦雅
邱名豪
《电力工程技术》
北大核心
2024
0
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下载PDF
职称材料
3
磁热固耦合作用下的同步发电机转子铁芯损耗及温升特性分析
何玉灵
武钰
王烁
张超
白洁
《华北电力大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021
3
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职称材料
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