循油冷却永磁同步电动机的温度场分析 analysis of temperature field in a cycling oil cooled permanent magnet synchronous motor.pdfVIP

２０１０年第４３卷第５期 循油冷却永磁同步电动机的温度场分析 刘　娇，黄守道，成本权，徐国佑 （湖南大学，长沙　４１００８２） 摘　要：该文建立了循油冷却式电机稳态过程二维温度场的计算数学模型，根据电磁分析确定了各部 分的损耗分布，并对一台功率为１５０ｋＷ的循油冷却永磁同步电动机内部的温度场分布作了分析，得 到了额定工况下定转子稳态温度场分布图。文中还分析了气隙温度以及机壳冷却油流速对电机温度场 的影响，为电机的优化设计提供有用的参考依据。 关键词：循油冷却；永磁同步电动机；温度场 中图分类号：ＴＭ３５１；ＴＭ３４１　　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　　文章编号：１００１６８４８（２０１０）０５００１００３ ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｉｅｌｄｉｎａＣｙｃｌｉｎｇｏｉｌＣｏｏｌｅｄＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ ＬＩＵＪｉａｏ，ＨＵＡＮＧＳｈｏｕｄａｏ，ＣＨＥＮＧＢｅｉｑｕａｎ，ＸＵＧｕｏｙｏｕ （ＨｕａａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｆｏｒａｃｙｃｌｉｎｇｏｉｌｃｏｏｌｅｄｍｏｔｏｒｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｌｏｓｓｅｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎａｌｙｓｉｓ．Ａ１５０ｋＷｃｙｃ ｌｉｎｇｏｉｌｃｏｏｌｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｔｏｇｅｔｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｇｒａｐｈｏｆｔｅｍｐｅｒａ ｔｕｒｅｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｒａｔｅｄｓｔａｔｅ．Ｔｈｅｔｈｅｓｉｓａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｔｏｔｈｅａｉｒｇａｐｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ ｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇｏｉｌ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｈｅｌｐｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｓｉｎｆｕｔｕｒｅａｐｐｌｉｃａ ｔｉｏｎｓ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｃｙｃｌｉｎｇｏｉｌｃｏｏｌｅｄ；Ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ 余部分采用自然冷却。考虑到沿电机的轴向热源 ０　引　言 的分布比较均匀，且导线的导热性好，轴向的温 随着现代电机制造工业的发展，永磁电机的 度差不大，因此可以将三维温度场问题转化为二 单机容量和功率密度不断增大，技术经济指标大 维温度场问题求解分析，从而简化计算难度和节 大提高。这无疑使得电机运行时产生的单位体积 省计算时间，并且能够满足工程实际要求［１］。 损耗显著增加，引起电机各部分温度升高，这直 本文以一台额定功率为１５０ｋＷ的循油冷却永 接影响电机的寿命和运行的可靠性。而永磁体更 磁同步电动机为例，根据电机的实际结构和传热 是永磁电机的动力之源，永磁体的磁性能会随着 学理论做出如下假设： 所处环境温度的升高而下降，甚至在高温下发生 ［２３］ ①电机铁心沿轴向温度梯度为零 ； 不可逆去磁，对电机性能造成严重影响。因此， ②考虑定子绕组铜耗时，认为涡流效应对每 准确计算和研究电机内温度场，从而得到电机各 根股线的影响相同，即取平均值； 部件温度分布情况，将为电机高效、