船用高功率密度永磁發(fā)電機的溫度場研究.pdf

1、作為船舶電力系統(tǒng)的發(fā)電設備,船用高功率密度永磁發(fā)電機擁有更小的體積、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長期穩(wěn)定可靠運行的主要原因之一。能夠在高功率密度電機設計階段就得到各部分準確的溫度分布,對于其熱設計具有積極的指導作用。
　　從準確計算高功率密度永磁電機溫度場角度出發(fā),基于電機內(nèi)流場-溫度場耦合數(shù)值計算理論,借助商用計算流體動力學(CFD)分析軟件Fluent,對一系列連續(xù)定額工作制的高功率密度永磁電機

2、的流-熱耦合場進行了計算,得到滿足工程計算精度的電機各部分溫度分布。
　　首先對一臺功率密度為0.9 kW/kg的定子外水冷車用永磁電機的整體流-熱耦合場進行了計算,得到了電機整體的溫度場分布。然后用通過樣機的溫升試驗得到的電機溫度場特定位置的實測數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)作比較,驗證了樣機計算模型和等效方法的正確性。
　　其次根據(jù)經(jīng)過驗證的樣機熱-流耦合場計算模型和等效方法,對一臺功率密度為1.27 kW/kg的船用高功率密度永磁發(fā)電

3、機的流場-溫度場進行了耦合計算。其冷卻結(jié)構(gòu)為定子外水冷水套、風套和轉(zhuǎn)軸安裝軸流風扇,用定子外圓等效為對流散熱面的方式連接了水套和電機本體熱-流耦合場的計算,分別得到了水套和電機本體的溫度分布,并定量分析了水套內(nèi)冷卻水流量對電機各部分溫升的影響。
　　最后根據(jù)經(jīng)過驗證的樣機熱-流耦合場計算模型和改進的等效方法,對一臺功率密度為1.82 kW/kg的空水冷船用高功率密度永磁發(fā)電機的流場-溫度場進行了耦合計算。對于給定的軸向冷卻空氣流量