由于对高速电机要进行流体场和温度场的分析

由于对高速电机要进行流体场和温度场的分析，所以对样机主要参数和尺寸作一简要说明,这里包括6槽，12槽，和24槽的样机尺寸。

（1）样机额定数据额定功率：P N = 75 kW额定电压：U N = 500 V相数：m = 3极数：2p = 2额定效率：ηN = 90%功率因数：cosφ = 0.95额定转速：n N = 60000 r/min额定频率：f N = pn N /60 = 60000/60 = 1000 Hz额定相电流：I N = P N / (3U N) = 75000/(3×500) = 86.6A冷却方式：空气冷却（2）定子尺寸气隙长度：δ = 1 mm定子内径：D i1= 66 mm铁心长选取：l t = 135 mm（3）定子槽型尺寸定子冲片设计，如图2.3所示上面描述了三台样机共同的基本数据，下面分别确定6、12、24槽高速电机定子的基本尺寸，表2.1中分别列出6槽、12槽、24槽电机的定子基本尺寸。

其中前面的符号所代表的具体部位可从图中找出。

其中N为每相串联匝数。

表2.1 不同槽数电机定子的基本尺寸Table 2.1 Stator Design of Different Slots6槽12槽24槽b01(mm) 4 3 2b11(mm) 14 6.8 3.4h01(mm) 1 1 1h11(mm) 2 2 2基于FLUENT 的高速永磁电机流体场分析与风摩耗计算2.5.1 CFD 简介计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics ，简称CFD ）是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。

CFD 的基本思想是把真实世界时间域和空间域上连续的物理量，用一系列离散的有限的点上的变量值得集合模拟，通过一定的原则和方式建立起关于R 1(mm) 109 90 90 R 2(mm) 4 3 2 b t1(mm) 22.6 16.2 8.1 h j1(mm) 26 26 26 D i1(mm) 66 66 66 D i2(mm) 270 270 270 S i1(mm 2) - 198 99 S i2(mm 2)2160899449i2S 图2.3定子槽尺寸图Fig.2.3 Dimension of Stator Slot这些离散点上场变量之间关系得代数方程组，通过求解代数方程组，得到场变量的近似解[44]。

「研究」深度长文！中型高压电机内风扇流体的分析与温升的计算来源：电机与控制学报摘要：以一台YKK450-4、500kW的中型高压异步电动机为例，依据电机实际尺寸，建立内风扇物理模型，并分析了内风扇流体流动情况。

对中高压型异步电机三维定转子径向通风沟和与之相邻的铁心段进行建模，通过有限体积法对模型进行求解。

得到计算区域的流体流动情况、定转子通风沟内流体温升分布云图等。

在不改变通风槽钢长度的情况下，将通风槽钢以近轴端底端为旋转中心旋转一定角度，重新建模计算电机温升。

再将通风槽钢的形状改成自然的V型，重新建模分析计算，探究不同形状的通风槽钢会对通风沟内流体流动及传热产生怎样的影响。

然后在两个通风槽钢中间位置加了一个五棱锥体，探究其流体流动情况。

最后进行优化配合，找到改善电机散热的最好方案。

0 引言YKK系列电机是冷却系统分为内外两个风路的笼型转子电机。

YKK系列中高压型异步电机内风路由端部、定转子、另一侧端部和内风扇组成。

因为电机的内部风路是不与外界接触的封闭式结构，电机的各个部分在电机运行时热量难以及时散发出去，冷却系统负担加重[1-3]。

所以通过了解电机内部的流体流动情况，所以优化电机通风结构，找到使电机温升降低的方法十分重要。

电机内风路流体与传热的计算方法有热路法，等效热网络法和有限体积法。

传统的热路方法计算温升，不但准确性较低，而且只能估算绕组和铁心的平均温度。

这对于电机特别是大型电机的安全运行过程是一个重要的限制因素[4]。

等效热网络法对硬件资源要求低，但网络参数的设置与计算的合理和准确度将直接影响整体的计算精度，很有局限性[5-6]。

有限体积法边界适应性好，可以减少数值分析中的假设条件和经验公式的使用，不仅能够预测电机的温度分布，还可以显示电机的最高和最低温度[7-10]。

本文采用有限体积法对电机流体运动形态和流固耦合温升计算进行详细分析，该方法对流固接触面的解决办法是将对流散热系数作为求解公式中的变量来等效，这样就能根据流速来实时的改变流固接触面的对流传热值，从而使数值分析的仿真环境与电机真正运行状况更加符合。

低速大转矩永磁电机的转子散热问题陈丽香;解志霖;王雪斌【摘要】In this paper,the temperature rise was calculated by finite element method with a low speed and high torque permanent magnet motor,and the accuracy of the calculation method was verified by the experiment.The temperature rise of the motor was low,so the design was improved,the length of the iron core was shortened,the torque density was increased,and the material was saved.But in the improved motor,the high temperature of the rotor and permanent magnet(PM)can lead to PM demagnetization.Therefore,this paper has carried out the researching on this problem,the theoretical analysis and the calculation of fluid solid coupling method were used to solve the problem that the heating of the rotor of the improved motor.Firstly,the factors that affect the intensity of convective heat transfer were analyzed,and then the heating problem was solved by the installation of cooling wind thorn and rotor axial/radial ventilation duct.The heat dissipation effect of PM with different size of wind thorn was studied.The heat dissipation effect and temperature rise distribution of PM with the rotor axial/radial ventilation duct was studied.The accuracy of the research and the validity of the method were verified by the experiment.The research on the heat dissipation problem of the rotor has a certain guiding role for the design of the low speed and high torque permanent magnet motor%对一台低速大转矩永磁电机进行有限元温升计算,并在保证电机性能参数基本不变的情况下对电机进行改进设计,缩短了铁心长度,提高了转矩密度,节省了材料.但改进后电机的转子和永磁体温度过高,易使永磁体退磁.结合fluent流固耦合计算方法,首先理论分析影响对流换热强弱的因素,然后研究加装散热风刺的不同尺寸对永磁体散热效果的影响规律,以及开设转子轴向、径向通风道对永磁体散热效果和温升分布的影响.最后进行样机试验,与理论分析结果进行对比,验证了所提转子散热方法的有效性及计算的准确性.该方法对低速大扭矩永磁电机的设计有借鉴意义.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)007【总页数】9页(P40-48)【关键词】低速大转矩;永磁电机;转子散热;流固耦合;风刺;通风道【作者】陈丽香;解志霖;王雪斌【作者单位】沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳 110870;沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳 110870;中航工业贵阳万江航空机电有限公司贵阳 550018【正文语种】中文【中图分类】TM315电机在传统水冷或者自然风冷的冷却方式下，定子产生的热量更容易被冷却介质带走，转子和永磁体由于处在电机内部，散热远比定子困难。

电机绕组温度场分析及优化研究电机是现代工业中不可或缺的重要设备之一，其核心部件之一就是绕组。

绕组既是电机的能源转换介质，也是决定电机性能的关键因素之一。

电机的功率、效率、寿命等等指标都与绕组的质量有着紧密的关系。

近年来，电机绕组的温度场分析及优化已成为电机行业研究的热点之一。

一、电机绕组的温度场分析方法在电机运行中，由于绕组内部的电磁感应发热和电阻发热作用下，绕组温度会逐渐升高。

由于各个部分的绕组结构不同，所以在绕组温度分布上也会存在差异。

因此，进行电机绕组温度场分析，有利于优化绕组结构，提高电机的功率密度和效率。

目前，电机绕组温度场分析的方法主要有以下三种：1. 数值模拟法数值模拟法是目前研究电机绕组温度场分布的常用方法。

其基本思想是建立电机绕组的数学模型，通过计算机模拟的方式分析电机在不同工况下的温度场分布情况。

具体来说，数值模拟法常用的软件包括ANSYS、FLUENT等。

2. 实验方法实验方法是通过实验手段，测量电机绕组在不同负载条件下的温度变化情况，并根据测量结果进行分析和优化。

常用的实验手段有红外线热像仪、热电偶、纤维光学传感器等。

3. 解析方法解析方法是建立基于物理原理的电机绕组温度场分布模型，在此基础上，通过解析计算得出温度场分布的解析解。

常用的解析方法包括有限元法、有限体积法、边界元法等。

二、电机绕组的温度场优化方法电机绕组的温度场分布是影响电机整体性能的重要因素之一，因此，研究绕组结构优化方法，是提高电机功率密度和效率的关键。

目前，有许多方法可以有效地优化电机绕组的温度场分布，其中最常用的包括以下几种。

1. 涂层技术涂层技术是在绕组表面喷涂一层专门的保护性材料，目的是提高绕组的热稳定性和导热性。

常用的涂层材料包括氧化铝、氮化硅、热沉淀镀层等。

2. 合理铺绕合理铺绕是指将绕组的导体线依据其规格和结构特点，按照一定的规律分布在绕组槽中。

通过优化绕组的排列方式、导体线的集中密度、绕组的长度等参数，可以使绕组温度场分布更加合理，提高其工作效率。

高压三相感应电机流体流动与传热分析张亮;尹居宸【摘要】以一台YJKK5006-4、6kV、2500kW紧凑型高压感应电动机为样机,采用场路结合的方法,依据CFD(计算流体力学)和热力学理论,按照电机结构的实际尺寸建模计算.由于整体结构复杂,所以考虑电机通风冷却的过程和特点,对电机进行局部处理.根据动态方程理论对电机额定状态下运行状态的损耗进行计算分析,并将结果作为已知参考量加载入仿真分析中,综合分析电机内的流体流动和传热.既降低了计算仿真的难度也提高了模拟的准确度.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2016(051)002【总页数】6页(P17-21,51)【关键词】感应电动机;流体场;温度场【作者】张亮;尹居宸【作者单位】佳木斯电机股份有限公司,黑龙江佳木斯154002;中国石油吉林石化公司乙二醇厂,吉林吉林132021【正文语种】中文【中图分类】TM346电机的运行可靠性的评判标准中，电机稳定运行中的温升问题尤为重要，即电机本体内部各模块的温度场分布情况。

一旦电机内温升长时间超过限额，就会出现绝缘部分出现分层、脱壳和老化等问题，进而使绝缘面的绝缘性能下降引起绝缘损坏，引发电机内部的短路故障，大大降低了性能，最终损毁电机。

这些问题是电机领域内不允许出现的。

所以，准确地描述模拟分析电机的运行状态，通过数字化方式来指导电机设计具有重要的意义。

电机在运行时会产生损耗，而损耗都会转化为热量不断地向周围介质传递导致电机内部温度的升高。

所以准确计算电机内的损耗是分析温升的重要前提。

在电机起动的瞬态条件下，电机内损耗积累量很大而电机转速又相对较低，导致了此时电机内的温升很高，容易产生绝缘老化等安全故障。

因此准确的分析电机稳定运行过程中，损耗的变化是非常重要的。

对于紧凑型高压电机测取电机的温升时，若采用试验的方法会很难实现。

在电机运行实际过程中随着电机转速的变化转子中的漏磁通会增大，损耗也会上升，这会影响局部温升。

温度场数值模拟与分析一、引言温度场是工业制造、自然环境等领域中经常涉及到的现象，通过数值模拟和分析可以深入了解温度场的变化规律，并为后续的研究工作提供有效的参考。

本文将介绍温度场的数值模拟方法和分析技术，并结合实际案例进行分析和讨论。

二、数值模拟方法1.有限元方法有限元方法是数值模拟的一种常用方法，其核心思想是将复杂的物理问题抽象为有限个单元，通过单元之间的相对运动以及单元内部的运动来计算物理量的变化。

在温度场的数值模拟中，有限元方法可以通过建立合适的有限元模型、选择适当的数值方法和求解器来计算温度场的分布和变化规律。

2.计算流体力学方法计算流体力学方法是将物理问题建模为一系列守恒方程和运动方程的数学问题，通过求解这些方程来计算物理量的分布和变化。

在温度场的数值模拟中，计算流体力学方法可以通过建立流体系统的数值模型、指定流体系统的初始和边界条件以及选择适当的求解算法来计算温度场。

3.反向传播神经网络方法反向传播神经网络方法是在深度学习技术的支持下，将物理问题转化为神经网络的训练问题，通过优化网络的结构和参数，实现对物理问题的数值模拟。

在温度场的数值模拟中，反向传播神经网络方法可以通过建立网络模型、选择适当的损失函数和优化算法，来计算温度场的分布和变化规律。

三、分析技术1.可视化分析可视化分析是通过图表、图像和动画等可视化方式来展示温度场的分布和变化规律，通过可视化分析可以直观地了解温度场的变化情况，并且可以更好地理解温度场的复杂性。

2.数据挖掘分析数据挖掘分析是通过分析温度场数据中的模式和关联规则，来发现与温度场相关的重要信息和规律。

通过数据挖掘分析可以发现温度场的非线性规律、异常状态和趋势等信息，为后续的研究工作提供有效的参考。

3.时间序列分析时间序列分析是通过分析温度场数据的时间波动和趋势变化，来了解温度场的周期性和逐渐变化趋势。

通过时间序列分析可以发现温度场中的周期性波动规律和变化趋势，为后续的预测和控制工作提供有效的参考。

70MW超大功率同步感应电机三维流场与温升分析李㊀刚1,刘㊀恺2,薛㊀超3(1.中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所,四川绵阳621000;2.中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所,四川绵阳621000;3.上海电气集团上海电机厂有限公司,上海200240)[摘㊀要]㊀本文针对某大科学装置70MW超大功率同步感应电机结构型式,基于计算流体力学及数值传热学基本原理,在基本假设的基础上,建立了电机三维流场物理模型㊂根据电机运行特点,确定了分析计算的进出口冷却空气边界条件,分别对额定转速和最高转速工况下电机的内流场和温升进行了分析计算,并将温度计算结果与实验结果进行对比分析,结果显示电机温升计算与实测结果误差小于6.8%㊂[关键词]㊀超大功率同步电机;流场;温升;有限体积法[中图分类号]TM346㊀㊀[文献标志码]A㊀㊀[文章编号]1000-3983(2023)06-0042-07Analysis of Three-dimensional Fluid Field and Temperature Rise of70MW Super Power Synchronous Induction MotorLI Gang1,LIU Kai2,XUE Chao3(1.Facility Design and Instrumentation Institute,China Aerodynamics Research and Development Center,Mianyang621000,China;2.High Speed Aerodynamics Research Institute,China Aerodynamics Research and Development Center,Mianyang621000,China;3.Shanghai Electric Group Shanghai Electric Machinery Co.,Ltd.,Shanghai200240,China) Abstract:The three-dimensional fluid field physical model is built based on fundamental assumptions, computational fluid dynamics and the numerical heat transfer according to structure of70MW super power synchronous induction motor for some large scientific facility in this paper.The boundary conditions of inlet and outlet cooling air for analysis and calculation is defined.The motor s fluid field and temperature rise of rated speed condition and maximum speed condition are analyzed.Then calculation is compared with the measurement of motor s temperature rise.The error between calculating result and measuring result is less than6.8%.Key words:super power synchronous induction motor;fluid field;temperature rise;finite volume method0㊀前言70MW超大功率同步感应电机是某大科学装置动力系统的驱动电机,电机采用变频调速控制,额定功率70MW,额定电压11000V,额定转速411r/min,最高转速946r/min,额定转矩1627kN㊃m,电机定子和转子均采用空气冷却,轴承采用润滑油冷却㊂电机的主要参数见表1㊂电机具有功率大㊁运行工况复杂㊁启停机频繁㊁调速范围宽㊁动态响应速度快㊁临界转速安全裕度高㊁瞬时过载能力强㊁设计难度大等特点㊂电机体积大,定子外径为3250mm,内径为2590mm,内部结构复杂,导致电机的通风和散热困难,因此对于电机的通风散热设计,以及内流场和温升的分析计算就显得尤为重要㊂目前对于电机通风冷却和内流场分析的主要研究方法包括热路法㊁等效热网络法和有限体积法㊂热路法计算温升准确性较低,而且只能估算绕组和铁芯的平均温度[1-2]㊂这对于电机特别是大型电机的安全运行是一个重要的限制因素[3]㊂等效热网络法网络参数的设置与计算的合理性和准确度将直接影响整体的计算精度,具有很强的局限性[4-6]㊂而有限体积法的边界适应性好,可以减少数值分析中的假设条件和经验公式的使用,不仅能够预测电机的温度分布,还可以计算电机的最高和最低温度[7-10]㊂表1㊀电机主要参数名称数值额定功率/MW70额定电压/V11000额定转速/(r/min)411最高转速/(r/min)946功率因数1绝缘等级F(温升按B级考核)防护等级IP44/IP23额定转矩/(kN㊃m)1627冷却方式IC86W噪音等级Y85dB目前利用有限体积法对异步电动机㊁汽轮发电机㊁永磁风力发电机㊁大型同步发电机的内流场和温升进行分析计算的文章较多[11-13]㊂而70MW超大功率同步电动机自身应用场景很少,因此针对70MW超大功率同步电动机的散热分析文献就更少㊂而且由于超大功率㊁超宽调速范围和超大转矩等特点,导致超大功率同步电机结构复杂,因此对超大功率同步电机的研究有助于提高此类电机的设计水平㊂此外,此电机噪声指标要求ɤ85dB,对通风冷却的要求更加苛刻㊂因此本文针对某大科学装置70MW超大功率同步感应电机,采用有限体积法对电机温度场及流体场进行数值计算,通过与实验数据进行对比分析,验证了计算方法的正确性和计算结果的准确性㊂1㊀数学模型电机冷却系统内的冷却介质以流体的形式流动,其流动特性遵循质量守恒定律㊁动量守恒定律及能量守恒定律㊂1.1㊀基本假设为了确定电机计算数学模型,根据电机技术参数和结构特点,对电机的数学模型作以下假设[14]: (1)根据初步估算,电机冷却介质的雷诺数Re>2300,因此采用湍流模型来计算电机内部的流体实际流动形态㊂(2)根据电机转子直径和电机最高转速,计算出电机转子磁极的最高线速度约为140m/s,因此电机冷却介质在电机转子附近速度最大,且流速接近转子最大线速度,因此可将电机内的冷却流体视为不可压缩流体㊂(3)电机在稳态运行时,冷却通道内流体的流动属于定常流动,其控制方程中不含时间项㊂(4)电机冷却器工作于大气压环境下,浮力和重力的影响可以忽略㊂(5)由于电机属于对称结构,因此对电机的复杂结构进行简化,以减小计算量㊂1.2㊀湍流控制方程根据假设,采用包含湍流方程的瞬时N-S方程㊁雷诺方程和时均连续方程建立整体的控制方程组,得到如下的湍流k-ε控制方程[15]:∂(ρk)∂t+∂(ρku i)∂x i=∂∂x jμ+μtσk()∂k∂xj[]+G k-ρε∂(ρε)∂t+∂(ρεu i)∂x i=∂∂x jμ+μtσε()∂ε∂xj[]+C1εεk G k-C2ερε2k ìîíïïïï(1)式中,k为流体湍流脉动动能;ε为能量耗散率;ρ为流体密度;G k为湍流产生率;μi为流体速度;t为时间;x i和x j为位置量;C1ε和C2ε为经验常数;μ为流体动力黏度;σk和σε分别是湍动能k和耗散率ε对应的Prandtl数;μt为湍动黏度,有μt=ρC u k2ε,其中C u为经验常数㊂2㊀计算模型2.1㊀电机风路电机为对称风路,冷却后的空气由电机进风口进入电机内部,分成两路,一路通过转子孔进入转子轴内部,经转子径向风道进入气隙,再进入定子径向风道,通过定子铁芯背部流出,进入冷却器,这是主风路;另一路空气直接进入气隙,在气隙中流动并与第一路空气汇合进入定子径向风道,最后流出铁芯,从电机出风口进入冷却器㊂电机风路如图1所示㊂2.2㊀电机损耗电机在额定转速负载工况(411r/min)的各部件总损耗为998.287kW,具体数值见表2㊂电机在最高转速(946r/min)工况下的各部件总损耗为1426.58kW,具体数值见表3㊂图1㊀电机风路图表2㊀电机额定转速(411r/min)工况各部件损耗损耗类型数值/kW定子铜耗-铁芯部分156.403定子铜耗-端部部分82.567转子铜耗-铁芯部分141.642转子铜耗-端部部分32.043定子齿部损耗115.352定子轭部损耗138.762转子磁极表面损耗25.075附加损耗199.269机械损耗107.174表3㊀电机最高转速(946r/min)工况各部件损耗损耗类型数值/kW定子铜耗-铁芯部分158.85定子铜耗-端部部分83.61转子铜耗-铁芯部分81.42转子铜耗-端部部分18.51定子齿部损耗77.31定子轭部损耗56.78转子磁极表面损耗16.53附加损耗365.78机械损耗567.792.3㊀边界条件模型空气进口边界条件设定为质量流量入口,出口边界条件设定为压力出口,参考压力为0Pa,进口质量流量通过下式确定:Q m=Pˑ(1-η)/(ηˑcˑΔT)(2)式中,Q m为质量流量;P为电机额定功率;η为电机效率(额定效率为98.84%);c为空气比热;ΔT为电机内风路冷却空气设计温升㊂空气物性参数按照空气进口温度40ħ,温升30K,物性参数在定性温度40+30/2=55ħ下获得,物性参数见表4㊂表4㊀进口空气物性参数物性参数数值密度/(kg/m3) 1.076动力黏度/(kg/(m㊃s)) 1.98ˑ10-5比热/(J/(kg㊃K))1007.7导热率/(W/(m㊃K)) 2.82ˑ10-2普朗特数Pr0.71通过计算,电机通风冷却所需的空气流量见表5㊂表5㊀进口空气物性参数转速/(r/min)流量/(kg/s)4113394676.72.4㊀网格剖分由于电机内部冷却空气的良好循环是确保电机满足温升考核标准的前提,因此应对冷却空气对应的流体域及电机定转子对应的固体域及其对流体域的热影响进行计算分析;由于该电机结构呈周向均布,所以简化为1/12电机模型,得到如图2所示的电机分析模型㊂图2㊀电机1/12简化模型进行网格剖分时,基于对转子某些微小通风结构的考虑,网格基本尺寸设置为0.005m,边界层网格层数设置为5,边界层网格增长率为1.3,最终生成网格数为4700万,生成用时7h㊂电机网格剖分情况如图3所示㊂图3㊀电机网格剖分图3㊀计算结果3.1㊀额定转速(411r/min)工况3.1.1㊀内流场计算结果图4所示为额定转速411r/min工况下电机通风阻力的计算收敛曲线㊂从图中可以看出,计算迭代至1300计算步后,电机通风阻力值已趋于不变,风阻为202.5Pa,计算亦已趋于收敛㊂电机内流场压力计算结果如图5所示㊂通过计算结果可以看出:电机进风口区域内气流静压近乎相等;靠近转子转轴附近的气流由于旋转作用静压有所增大;电机出风口区域的气流静压明显低于进风口区域,这是因为气流在电机内部流动由于黏性的存在而产生静压损失,气隙内部由于空气流通截面急剧减小,气流静压有所减小;由于气隙内气流存在轴向流动的同时还受到转子旋转气流的径向冲击,因此气隙内气流静压分布十分复杂㊂图4㊀电机内风路性能曲线图图5㊀电机内流场静压分布电机内流场流速计算结果如图6所示㊂图中可以清楚地看到气流从进风口进入电机的流动情况,空气进入气隙后,在气隙中的流速明显增大,且由于转子的高速旋转,使贴近转子表面的气流速度最大㊂图6㊀电机内流场流速分布3.1.2㊀温升计算结果电机额定转速工况下的温度场分布计算结果如图7所示㊂图7㊀额定转速工况下电机温度分布云图通过计算结果可以看出,按照环境温度40ħ计算,额定转速工况下,电机最高温升为78.8K,满足B 级绝缘(温升<80K)的要求㊂电机各部件具体温升见表6㊂表6㊀额定转速工况电机各部件温升计算结果主要部件平均温升/K 最高温升/K定子铁芯48.0766.2转子轴43.9577.3转子磁极56.6178.7机座24.7438.2定子绕组52.6368.5转子绕组61.7078.83.2㊀最高转速(946r /min )工况3.2.1㊀内流场计算结果电机最高转速工况下的计算结果与额定工况类似,因此这里只给出了电机径向截面流场压力云图(如图8所示)和电机径向截面空气流速云图(如图9所示)进行说明㊂图8㊀电机径向截面流场压力云图图9㊀电机径向截面空气流速云图通过与额定转速工况对比可以看出:电机在最高转速和额定转速工况下,内流场压力云图和空气流速云图分布相似,但是在最高转速工况下,电机内流场压力和流速均高于额定转速工况,这主要是由在最高转速工况下电机的冷却空气流量增加以及转子转速升高所导致㊂3.2.2㊀温升计算结果电机最高转速工况下的温度场计算结果如图10所示㊂图10㊀最高转速工况下电机温度分布云图通过计算结果可以看出,按照环境温度40ħ计算,最高转速工况下,电机最高温升为71.3K,满足B级绝缘(温升<80K)的要求㊂电机各部件具体温升见表7㊂表7㊀最高转速工况电机各部件温升计算结果主要部件平均温升/K最高温升/K定子铁芯5067.7转子轴2647.6转子磁极35.449.0机座25.546.8定子绕组56.671.3转子绕组37.949.04㊀实测结果由于电机只有定子绕组和机座便于测试,其中对定子绕组采用预埋热电阻,对机座采用手持式测温枪的方式进行温度测试㊂由于大科学装置实验条件限制,电机在实际运行时,只能在最高转速下才能达到额定负载功率,因此只对电机在最高转速工况下的定子绕组和机座最高温升的计算数据和实测数据进行了对比,对比结果见表8㊂表8㊀电机温升计算值与实测值对比结果主要部件环境温度/ħ实测最高温度/ħ实测最高温升/K计算最高温升/K 机座12.156.344.246.8定子绕组12.178.666.571.3通过对比结果可以看出:电机定子绕组和机座温升实测值略低于计算值,实测值与计算值间的误差<6.8%㊂同时对电机在运行时的噪声进行了测试,测试结果显示,电机的最大噪声出现在最高转速工况,实测值为84.9dB,满足设计要求㊂5㊀结论本文针对某大科学装置70MW超大功率同步感应电机的特点,建立了三维计算模型,采用有限体积法,使用STAR-CCM+仿真软件对额定转速和最高转速两种运行工况下的电机内流场和温升进行了仿真计算,并对最高转速运行工况下的温升进行了实测,所得结论如下:(1)电机的计算模型合理,边界条件正确,最高计算温升为78.8K,满足B级绝缘(温升<80K)的要求;(2)电机实测温升与计算温升结果一致性较好,温升实测值与计算值间的误差小于6.8%,实测温升小于计算温升,有利于电机长期稳定运行; (3)电机在满足散热要求的前提下,实测最大噪声为84.9dB,满足小于85dB的设计要求㊂[参考文献][1]㊀温嘉斌,刘艳翠,姜天一,等.中型高压电机内风扇流体分析与温升计算[J].电机与控制学报,2018,22(4):33-41.[2]㊀陈祖涛,余中军,付佳,等.航空永磁电机风冷-热管复合冷却技术研究[J].电机与控制学报,2022,26(4):18-27.[3]㊀魏永田,孟大伟,温嘉斌.电机内热交换[M].北京:机械工业出版社,1998.[4]㊀汪书苹,赵争鸣,冯垚径.YKK355-630系列高压三相异步电动机高效风扇的设计[J].清华大学学报(自然科学版),2009,49(1):9-12. 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