【摘 要】
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随着现代电机电磁负荷增强,电机内各部件温度也相应升高,而温升过高则会直接影响电机使用寿命和运行稳定性。因此,研究电机内温升的计算及冷却结构的强化具有重要意义。论文主要由以下内容组成:1、通过分析国内外目前对通风冷却电机内流体场和温度场研究进展,借鉴电机领域电磁场、流体流动和传热相关原理,采用轴径向混合通风冷却结构并优化其结构参数,用于降低电机温升,强化冷却性能。2、以一台YJK450-6、400k
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随着现代电机电磁负荷增强,电机内各部件温度也相应升高,而温升过高则会直接影响电机使用寿命和运行稳定性。因此,研究电机内温升的计算及冷却结构的强化具有重要意义。论文主要由以下内容组成:1、通过分析国内外目前对通风冷却电机内流体场和温度场研究进展,借鉴电机领域电磁场、流体流动和传热相关原理,采用轴径向混合通风冷却结构并优化其结构参数,用于降低电机温升,强化冷却性能。2、以一台YJK450-6、400k W中型高压感应电机为研究对象,建立电机电磁场计算模型和流-固耦合模型,通过电磁场理论利用Maxwell平台计算出电机各部件损耗值,并作为热源代入温度场数值计算;以网格无关性验证为前提,对比分析数值模拟计算结果和样机试验结果,研究结果表明:沿轴向,样机温升分布呈先增加后减少的特征,最大值置于定子绕组处达84.1K;数值计算与试验结果之间绕组温升误差为4.44%,在可允许误差范围内,证实模型和求解器的合理性。3、因样机轴向通风冷却结构温度分布不均匀,局部温度过高,在此基础上,采用轴径向混合通风冷却结构,通过磁-流-固耦合模拟研究电机稳态条件下温升影响规律,提出温升均匀性系数对两种通风结构的冷却效果进行量化评价。研究结果表明:相对于轴向通风结构,混合通风结构温升分布更加均匀,在电机内层和外层绕组温升均匀性系数分别提高了85.78%和6.23%。4、进一步探讨径向风道高度、数量以及通风槽钢结构的变化对电机温升影响的程度,以电机定子绕组温升为评判标准,建立三因素三水平正交分析表,确定了三个结构参数对绕组温升影响程度大小顺序为:径向风道高度>通风槽钢结构>径向风道数量。以正交分析表计算结果为基础,进一步研究各结构参数对电机温升影响。最后为了得到最佳冷却结构组合,对所有径向风道高度、数量和通风槽钢结构方案进行多因素综合对比分析,研究结果表明:当径向风道高度为6mm、数量为13个,通风槽钢结构为单列缩放型结构时,轴径向混合通风结构电机绕组平均温升最低,较样机降低了6.6K,冷却性能提高了8.8%,其中内层和外层绕组温升均匀性系数分别提高了88.13%和19.75%。
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