[发明专利]一种适用于充水式潜水电机效率优化的设计方法

说明书

本发明公开了一种适用于充水式潜水电机效率优化的设计方法，包括：根据额定数据等参数，给出充水式潜水电机的电磁总体设计目标；对电机定转子拓扑进行选择；选定充水式潜水电机电磁设计初步方案；通过优化充水潜水电机直径轴长比和气隙长度，减少充水潜水电机的水摩擦损耗，提高电机效率。本发明采用二维时谐场分析定子内径和气隙长度对潜水电机的电磁性能和电磁损耗的影响；根据水磨擦损耗表达式绘出水磨擦损耗随定子内径和气隙长度的变化曲线，根据损耗曲线和电机性能参数的变化，结合实际工况的要求，确定电机的尺寸，可以有效降低充水潜水电机的水摩擦损耗，提高充水式潜水电机的效率。

技术领域

本发明涉及电机优化领域，特别是涉及一种适用于充水式潜水电机效率优化的设计方法。

背景技术

目前充水式潜水电机在设计的过程中主要是采用经验法，根据已有的感应电机，通过主要尺寸公式来设计电机。与传统电机不同的是，由于工作环境影响，电机腔体内充满冷却水。电机运行时的水摩擦损耗远大于风冷电机中的空气磨擦损耗，是导致潜水电机效率低的重要因素之一，而电机的定子内径，轴长，气隙长度等参数的选择会对水磨擦损耗产生很大的影响。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于提出一种适用于充水式潜水电机效率优化的设计方法，该方法可以通过对潜水电机定子内径、轴长和气隙长度等参数的选择，再设计阶段有效地减小充水式潜水电机的水磨擦损耗，提高电机效率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

充水式潜水电机效率优化的设计方法，包括如下步骤：

S1：根据充水式潜水电机的产品规格及技术要求给出充水式潜水电机电磁设计的初步方案包括；

S11，根据电机的技术参数和实际工况选择电机的三圆和轴长；

S12，选择电机铁心、绕组、导条的材料；

S13，选择电机定转子的槽型、尺寸，以及导线线径；

S2：建立充水式潜水电机二维时谐场仿真模型：

所述建立充水式潜水电机二维时谐场仿真模型的方法包括：将电机尺寸和各部分材料特性输入仿真软件Flux，获得二维模型，对二维模型进行网格划分，对二维模型进行时谐场仿真；

S3：绘出充水式潜水电机水摩擦损耗曲线：

所述绘出充水式潜水电机水摩擦损耗曲线方法包括：根据充水式潜水电机水磨擦损耗的公式，分别绘出水磨擦损耗随定子内径和气隙长度的曲线；

S4：拟合充水式潜水电机损耗曲线：

所述拟合充水式潜水电机损耗曲线的方法包括：根据步骤S2得到的仿真结果通过最小二乘法拟合电气损耗曲线，将电气损耗随定子内径和气隙长度的变化曲线，分别与水磨擦损耗随定子内径和气隙长度变化曲线相加，得到电机损耗随定子内径和气隙长度变化的曲线；

S5：确定电机尺寸：

所述确定电机尺寸的方法包括：根据实际情况的要求，结合电机的损耗曲线和性能参数，确定使电机效率达到最优的电机尺寸。

进一步的，该方法还包括如下步骤：S6：步骤S2以电磁设计的初步方案为基准，按等差数列递减选定k组定子内径长度、按等差数列递增选择m组气隙长度，重新设计电机进行仿真，在改变电机定子内径时，根据电机主要尺寸公式确定电机的轴长；

S7：基于步骤S2中获得的二维仿真结果，计算电机的效率。

步骤S6中重新设计电机要满足产品规格及技术要求。

步骤S6中的k取6～8组为宜，且步骤S6中m取2～6。