船用高功率密度永磁發(fā)電機(jī)的溫度場(chǎng)研究.pdf

1、作為船舶電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備,船用高功率密度永磁發(fā)電機(jī)擁有更小的體積、質(zhì)量,及更高的功率密度。散熱困難是目前影響高功率密度永磁電機(jī)長期穩(wěn)定可靠運(yùn)行的主要原因之一。能夠在高功率密度電機(jī)設(shè)計(jì)階段就得到各部分準(zhǔn)確的溫度分布,對(duì)于其熱設(shè)計(jì)具有積極的指導(dǎo)作用。
　　從準(zhǔn)確計(jì)算高功率密度永磁電機(jī)溫度場(chǎng)角度出發(fā),基于電機(jī)內(nèi)流場(chǎng)-溫度場(chǎng)耦合數(shù)值計(jì)算理論,借助商用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)分析軟件Fluent,對(duì)一系列連續(xù)定額工作制的高功率密度永磁電機(jī)

2、的流-熱耦合場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,得到滿足工程計(jì)算精度的電機(jī)各部分溫度分布。
　　首先對(duì)一臺(tái)功率密度為0.9 kW/kg的定子外水冷車用永磁電機(jī)的整體流-熱耦合場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,得到了電機(jī)整體的溫度場(chǎng)分布。然后用通過樣機(jī)的溫升試驗(yàn)得到的電機(jī)溫度場(chǎng)特定位置的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)作比較,驗(yàn)證了樣機(jī)計(jì)算模型和等效方法的正確性。
　　其次根據(jù)經(jīng)過驗(yàn)證的樣機(jī)熱-流耦合場(chǎng)計(jì)算模型和等效方法,對(duì)一臺(tái)功率密度為1.27 kW/kg的船用高功率密度永磁發(fā)電

3、機(jī)的流場(chǎng)-溫度場(chǎng)進(jìn)行了耦合計(jì)算。其冷卻結(jié)構(gòu)為定子外水冷水套、風(fēng)套和轉(zhuǎn)軸安裝軸流風(fēng)扇,用定子外圓等效為對(duì)流散熱面的方式連接了水套和電機(jī)本體熱-流耦合場(chǎng)的計(jì)算,分別得到了水套和電機(jī)本體的溫度分布,并定量分析了水套內(nèi)冷卻水流量對(duì)電機(jī)各部分溫升的影響。
　　最后根據(jù)經(jīng)過驗(yàn)證的樣機(jī)熱-流耦合場(chǎng)計(jì)算模型和改進(jìn)的等效方法,對(duì)一臺(tái)功率密度為1.82 kW/kg的空水冷船用高功率密度永磁發(fā)電機(jī)的流場(chǎng)-溫度場(chǎng)進(jìn)行了耦合計(jì)算。對(duì)于給定的軸向冷卻空氣流量