全空冷高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)內(nèi)流體與傳熱耦合場(chǎng)的計(jì)算與分析.pdf

1、大功率自起動(dòng)高壓永磁同步電動(dòng)機(jī)具有高效高功率因數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流低、運(yùn)行維護(hù)方便等多方面的優(yōu)勢(shì)，可以應(yīng)用到國(guó)防、鋼鐵、冶金、電動(dòng)汽車(chē)、艦船推動(dòng)等行業(yè)。但如果轉(zhuǎn)子沒(méi)有相應(yīng)的風(fēng)路，定轉(zhuǎn)子溫度可能會(huì)相應(yīng)升高，過(guò)高的轉(zhuǎn)子溫度使得永磁體工作性能下降，不但會(huì)影響到電機(jī)的運(yùn)行性能和使用壽命，而且嚴(yán)重時(shí)候會(huì)導(dǎo)致永磁體退磁使電機(jī)無(wú)法正常工作，因此對(duì)該類(lèi)型電機(jī)的流體場(chǎng)和溫度場(chǎng)計(jì)算非常重要。
　　本文主要對(duì)大功率高壓自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)在復(fù)雜通風(fēng)

2、結(jié)構(gòu)下內(nèi)部流體流動(dòng)狀態(tài)及溫度分布進(jìn)行了研究。以一臺(tái)全空冷315kW、6kV、6極的實(shí)心轉(zhuǎn)子永磁同步電動(dòng)機(jī)為例。建立了三維全域流體與固體耦合傳熱數(shù)學(xué)模型，在電磁場(chǎng)計(jì)算出的損耗基礎(chǔ)上，基于有限體積法循環(huán)迭代求解電機(jī)與冷卻器的流固耦合場(chǎng)，確定電機(jī)額定工況下的流體流速和全域溫度分布。得到了定子軸徑向通風(fēng)溝內(nèi)空氣沿流動(dòng)方向的流速變化規(guī)律，分析了氣隙內(nèi)不同徑向位置沿軸向方向的風(fēng)速分布。研究了轉(zhuǎn)子和籠條沿軸向方向的溫度變化規(guī)律，將永磁體溫度與實(shí)則值比

3、較，驗(yàn)證了所采用方法的準(zhǔn)確性和有效性。
　　針對(duì)無(wú)通風(fēng)結(jié)構(gòu)時(shí)轉(zhuǎn)子溫升較高的問(wèn)題，在實(shí)心轉(zhuǎn)子上增加了軸徑向通風(fēng)結(jié)構(gòu)，對(duì)比分析了轉(zhuǎn)子有無(wú)軸徑向通風(fēng)結(jié)構(gòu)兩種情況下各部分的風(fēng)量分配情況，得到了轉(zhuǎn)子有軸徑向通風(fēng)結(jié)構(gòu)時(shí)定子徑向通風(fēng)溝內(nèi)空氣速度和溫度沿徑向方向的變化規(guī)律。研究了轉(zhuǎn)子通風(fēng)結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)的冷卻效果，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子軸徑向通風(fēng)結(jié)構(gòu)能夠有效地降低轉(zhuǎn)子溫升。最后，為了研究冷卻風(fēng)扇大小對(duì)電機(jī)流體場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響，計(jì)算了不同入口冷卻風(fēng)量下的流體傳熱耦合場(chǎng)