随着我国国民经济的不断发展,电机在国民工业中的应用也越来越广泛,已经成为了工业发展中不可或缺的设备,电机的技术发展直接影响到经济发展的速度。在电机不断提高自身容量的同时,保证电机能够安全稳定的运行非常重要。电机在运行时的温升问题直接关系到电机的可靠运行指标,因此会影响电机的正常使用寿命。通过对温升问题的研究可以解决电机的发热问题和改进其冷却技术,可使电机材料消耗降低。空-空冷中型异步电机具有高效节能、起动力矩大、过载能力强、噪音低、振动小等特点,被广泛应用在国民工业的各个部门,但由于电机部件发热引起危及到电机运行安全的情况时有发生。因此,对空-空冷却中型电机内部冷却流场及各部件温升情况的研究十分必要。本文的主要研究内容分为以下几个部分:(1)对空-空冷却中型异步电机内部流体特性的研究。应用计算流体力学理论,构建了流体场计算的控制方程;并采用流体网络的方法,对空-空冷中型异步电机内部通风系统进行了计算;针对空-空冷异步电机的结构特点,建立了某型号空-空冷中型异步电机流体场计算的三维模型,完成了电机流体场的仿真计算;分别在冷却流体入口流速以及射入角度发生变化的情况下,对冷却通道内冷却流体的流动特性进行了分析,指出了在不同情况下,各冷却通道内冷却流体的流动特性。(2)提出针对空-空冷中型异步电机内部结构的等效热网络。针对空-空冷中型异步电机内部冷却结构的特点,提出了对径向通风道的两种不同的处理方法,并通过对一台样机进行实验来比较两种处理方法的优劣性,通过实验比较选定了处理方法,并将此处理方法运用在空-空冷中型异步电机上进行热网络的网格划分,得到了适用于空-空冷中型异步电机的等效热网络。(3)对空-空冷中型异步电机内部传热特性的研究。构建了温度场计算的有限差分方程;给出了空-空冷中型异步电机温度场计算的边界条件。然后采用电磁场有限元方法计算了空-空冷中型异步电机的损耗,用以作为温度场计算中的热源条件。推导了定子绕组、转子导条等效绝缘及转子铁心叠片的等效导热系数;通过样机的计算比较了不同散热系数计算公式的优劣,选取了适用于空-空冷中型异步电机的计算公式。最后建立了某型号空-空冷中型异步电机的物理几何模型,并完成了空-空冷中型异步电机温度场的仿真计算。本部分工作可为空-空冷中型异步电机冷却系统设计提供理论与算法依据。(4)对空-空冷却中型异步电机外部冷却器散热特性的研究。在考虑到电机内散发出的热空气进入到冷却器中进行冷却循环的影响下,通过对外部冷却器进行流体场与温度场的计算,验证了外部冷却器所起到的冷却效果,以上分析可以在设计电机冷却系统时提供重要的参考。另外还分析了一些因素对温度场计算的影响,包括定转子整体建模方式,冷却流体流速、杂散损耗的取值、环境温度的变化、电机空载运行及电机铁心损耗加载方式对电机温度场的影响。