[發明專利]一種空?空冷中型電機溫度場的計算方法

在審

• 申請號: 201611177601.5
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN107291970A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 李巖;井永騰;杜建民;胡田
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司22204
• 代理人: 石岱,曹靜安

技術領域

本發明涉及一種空-空冷中型電機溫度場的計算方法，通過此方法，解決電機的發熱問題和冷卻技術，進而可以提高電機正常運行時的可靠性能，從而從根本上延長電機的使用壽命，提高電機的相關性能參數和指標。

背景技術

隨著電機相關理論的完善及電機生產和研究的深入使得電機的單機容量逐漸提高，而電機的發熱和冷卻問題卻成為制約電機單機容量發展的重要障礙，因此對其進行研究可以提高電機正常運行時的可靠性能，從而從根本上延長電機的使用壽命，提高電機的相關性能參數和指標。此外，解決電機的發熱問題和冷卻技術還能使電機材料消耗降低。空-空冷中型電機以其節能環保且高效率、起動力矩大、過載能力強、噪音低、振動小等優點被廣泛應用于國民生產和生活中的各個領域。在空-空冷中型異步電機的運行過程中包括了電磁場、流體場、溫度場和應力場等多種物理場之間的相互影響與制約，因而是一個非常復雜的問題。

在計算電機溫度場時，常用有限元法和等效熱網絡法。有限元法計算結果準確，但是計算量大，耗時長，較大的計算負擔不利于在電機優化設計大規模使用；等效熱網絡法具有計算量小，耗時短的特點，但計算精度在可以接受的范圍之內，在電機溫度場計算當中仍然有重要的作用。空-空冷中型異步電機內部為雙側對稱徑向通風系統，軸向和徑向方向均設有通風道。一般的熱網絡計算只考慮到軸向方向通風，而對徑向方向的通風則按照一個整體來進行處理。這就造成了一定的誤差因素。本發明將對徑向方向的通風道進行單獨處理，將徑向通風道按照通風路徑而非單獨的等效節點來進行處理的方法。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述熱網絡模型計算電機溫度場存在的不足，改進熱網絡模型，提供一種空-空冷中型電機溫度場的計算方法。本發明將對徑向方向的通風道進行單獨處理。進而提供更為精確的溫度場計算方法。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種空-空冷中型電機溫度場的計算方法，包括下列步驟：

步驟1、結合空-空冷中型電機的結構，明確其通風冷卻方式；

步驟2、對空-空冷中型異步電機流體場的理論進行分析，并建立出計算用的數學模型；

步驟3、建立出空-空冷中型電機包括機座、定子齒、定子軛、轉子、轉軸及端蓋在內的熱網格；

步驟4、完成對空-空冷卻中型電機損耗的計算；

步驟5、確定空-空冷卻中型電機溫度場計算中的相關物理量；

①、確定電機各部分材料導熱系數；

②、確定電機各部分邊界散熱系數；

步驟6、完成空-空中型電機溫度場的計算工作。

本發明的優點與積極效果如下：

1、本發明比較了不同散熱系數計算公式優劣性，最終得出了適用在空-空冷中型異步電機計算上的散熱系數計算公式，可為空-空冷中型異步電機冷卻系統設計提供理論與算法依據。

2、本發明所建立的三維熱網絡模型使電機自身結構形成的無源熱網絡與通風系統冷卻氣流形成一個整體，能夠在同一方程組中求解，可以得到軸向非對稱的溫度場分布。

附圖說明

圖1為電機整體通風示意圖。

圖2為電機內部結構圖。

圖3為電機等效流體網絡圖。

圖4為溫度場電機定子計算模型。

圖5溫度場電機轉子計算模型.

圖6為電機定子溫度場計算結果。

圖7為電機定子繞組具體的溫度分布。

圖8為電機轉子溫度場計算結果。

圖9為電機轉子鐵心溫度分布。

圖10為電機轉子導條溫度分布圖。

圖11為電機轉子斷環溫度分布圖。

具體實施方式

本發明的目的是為了克服上述熱網絡模型計算電機溫度場存在的不足，改進熱網絡模型，提供一種空-空冷中型電機溫度場的計算方法。本發明給出了適用在空-空冷中型異步電機計算上的散熱系數計算公式，可為空-空冷中型異步電機冷卻系統設計提供理論與算法依據，進而提供了更為精確的溫度場計算方法。

結合實施例對本發明進一步說明。本發明的具體實施步驟如下：

(1)、結合空-空冷中型電機的結構，明確其通風冷卻方式。