[发明专利]一种油浸式异步电机多层同心环结构及其电磁分析方法

说明书

本发明提供一种油浸式异步电机多层同心环结构及其电磁分析方法，包括定子和设置在定子内的绕组，其特征在于，还包括定子屏蔽套、气隙、转子屏蔽套、转子铁芯及转轴。基于上述结构，本发明的电磁分析方法具有结构简单、计算量小的特点，快速准确地计算任何激励电流强度下的屏蔽损耗，解决油浸式异步电动机电磁场分析问题。

技术领域

本发明涉及一种油浸式异步电机多层同心环结构及其电磁分析方法，属于电磁场分析领域。

背景技术

作为工业界常用设备，油泵将电能转化为输送液体的动能，在船舶、化工、电站、矿山冶金、深海开采、农业水利、医疗等许多领域有重要的应用。将泵体与驱动电机连接起来构成驱动系统，该系统长期浸泡在泵体所抽取油液中。目前采用油浸电机取代传统机械密封结构，减少人工维护，提高系统运行效率。与普通驱动电机不同，油浸电机发热定子与转子之间加入了两个屏蔽套：定子屏蔽套紧贴定子内径；转子屏蔽套紧贴转子外径。泵体输送的介质可以进入电机气隙，但被屏蔽套隔开，不会进入绕组及转子。油浸电机能够长时间工作于液体介质中，耐高温、高压且维护方便。

异步电机结构简单、抗干扰能力强；电机本体中没有永磁体，制造及维护成本低，能应对恶劣工况。将异步电机做成油浸式，适合驱动液体泵。由于高温、高压、剧毒、易腐蚀等恶劣工况，屏蔽套采用金属制造。电机运行时气隙磁场与屏蔽套上的感生电场发生耦合效应：交变的磁场在屏蔽套上产生涡流，进而产生损耗；该涡流在气隙中产生额外磁场进而影响电磁特性。屏蔽套使油浸电机设计与分析与普通电机不同。

油浸电机的核心问题是损耗计算。目前采用简单的经验公式估算法，然而无法阐述屏蔽套上涡流及损耗的产生机理及分布特征，无法提供优化设计依据。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种油浸式异步电机多层同心环结构及其电磁分析方法，快速准确地计算损耗，解决油浸式异步电动机的电磁场分析问题。

为了实现上述目的，本发明一种油浸式异步电机多层同心环结构及其电磁分析方法，包括定子和设置在定子内的绕组，还包括定子屏蔽套、气隙、转子屏蔽套、转子铁芯及转轴；定子屏蔽套、气隙、转子屏蔽套、转子铁芯及转轴从外向内依次设置在绕组内，形成多层环。

优选的，定子屏蔽套的电阻率和磁导率分别为γ_sc和μ_sc；气隙电阻率和磁导率分别为γ_ag和μ_ag；转子屏蔽套的电阻率和磁导率分别为γ_rc和μ_rc；转子铁芯的电阻率和磁导率分别为γ_ro和μ_ro，转轴的电阻率和磁导率分别为γ_sh和μ_sh。

根据上述提到的一种油浸式异步电机多层同心环结构，具体的电磁分析方法步骤如下：

(1)根据电机绕组空间分布，建立绕组函数^vξ_w；

(2)根据绕组函数^vξ_w建立磁动势分布的表达式^σ,vΘ(α,z,t)；

(3)建立定子屏蔽套(3)的磁感应强度，包含周向分量^σ,vH_α,sc和轴向分量^σ,vH_z,sc；

(4)采用麦克斯韦电磁场理论及变量分离法计算定子屏蔽套(3)的磁矢势，包含周向分量^σ,vA_α,sc和轴向分量^σ,vA_z,sc；