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船用高功率密度永磁发电机的温度场研究
| 论文题名： | 船用高功率密度永磁发电机的温度场研究 |
| 关键词： | 永磁发电机;船用电机;有限元分析;温度场 |
| 摘要： | 作为船舶电力系统的发电设备,船用高功率密度永磁发电机拥有更小的体积、质量,及更高的功率密度。散热困难是目前影响高功率密度永磁电机长期稳定可靠运行的主要原因之一。能够在高功率密度电机设计阶段就得到各部分准确的温度分布,对于其热设计具有积极的指导作用。 从准确计算高功率密度永磁电机温度场角度出发,基于电机内流场-温度场耦合数值计算理论,借助商用计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent,对一系列连续定额工作制的高功率密度永磁电机的流-热耦合场进行了计算,得到满足工程计算精度的电机各部分温度分布。 首先对一台功率密度为0.9 kW/kg的定子外水冷车用永磁电机的整体流-热耦合场进行了计算,得到了电机整体的温度场分布。然后用通过样机的温升试验得到的电机温度场特定位置的实测数据与计算数据作比较,验证了样机计算模型和等效方法的正确性。 其次根据经过验证的样机热-流耦合场计算模型和等效方法,对一台功率密度为1.27 kW/kg的船用高功率密度永磁发电机的流场-温度场进行了耦合计算。其冷却结构为定子外水冷水套、风套和转轴安装轴流风扇,用定子外圆等效为对流散热面的方式连接了水套和电机本体热-流耦合场的计算,分别得到了水套和电机本体的温度分布,并定量分析了水套内冷却水流量对电机各部分温升的影响。 最后根据经过验证的样机热-流耦合场计算模型和改进的等效方法,对一台功率密度为1.82 kW/kg的空水冷船用高功率密度永磁发电机的流场-温度场进行了耦合计算。对于给定的轴向冷却空气流量和通风冷却系统,流场和温度场的计算结果表明极大提高了冷却气流的有效利用率。改进的等效模型更好的模拟了定子绕组端部区域空气的流动情况,提高了定子部分温度场计算结果的精度。根据流场-温度场的计算结果,得到了电机各部分详细的温度分布。 |
| 作者： | 胡萌 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李旭光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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