[發明專利]基于定子齒內冷通風結構的空冷發電機的優化方法及裝置

有效

• 申請號: 202010213767.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111324974B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 李偉力;劉文茂;咸哲龍;羅軾凡;黃雪蓮;胡磊;李志強;羅應立;許國瑞;沈稼豐;熊斌
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;H02K1/20;H02K9/04;H02K15/02;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 鄒芳德

1.一種基于定子齒內冷通風結構的空冷發電機的優化方法，其特征在于，包括：

根據空冷發電機的基本參數、結構尺寸和材料屬性分別建立帶有定子齒內冷通風結構位置、齒內冷通風結構尺寸的發電機電磁網絡計算模型、通風流體網絡計算模型和熱阻網絡計算模型；

將所述發電機電磁網絡計算模型、所述通風流體網絡計算模型和所述熱阻網絡計算模型進行物理關系聯立得到耦合的三域網絡模型；

根據所述三域網絡模型確定定子齒內冷通風結構的孔徑和位置對空冷發電機的電磁、流體和溫度的影響規律和函數關系運行數據集；

根據所述運行數據集和預設算法對空冷發電機的定子齒內冷通風結構的孔徑和位置進行尋優；

其中，所述將所述發電機電磁網絡計算模型、所述通風流體網絡計算模型和所述熱阻網絡計算模型進行物理關系聯立得到耦合的三域網絡模型，是將電磁網絡模型計算得到的發電機各部件磁密代入相應損耗計算方程，計算得到發電機各類損耗作為發電機熱阻網路計算模型的熱源賦值；將流體網絡模型計算得到的通風系統中各關鍵部位的風速代入發電機對流散熱系數的計算方程，進一步代入牛頓散熱定律的公式完成所述的電磁網路計算模型、流體網路計算模型和熱阻網路計算模型的耦合。

2.根據權利要求1所述的基于定子齒內冷通風結構的空冷發電機的優化方法，其特征在于，所述發電機電磁網絡計算模型為：

F₁+F₂+F₃+F₄+F₅+F₆＝F₀；

其中，F₁，F₂，F₃，F₄，F₅和F₆分別為空氣隙磁壓降、定子齒磁壓降、定子軛磁壓降、轉子齒磁壓降、轉子軛磁壓降和定子齒內冷通風結構磁壓降；F₀為基于定子齒內冷通風結構的空冷發電機的勵磁磁勢；發電機電磁網絡計算模型中的定子齒內冷通風結構磁壓降F₆的值與定子齒內冷通風結構的位置、大小相關，進而可以確定齒內冷通風結構的位置、大小與發電機磁密的關系。

3.根據權利要求1所述的基于定子齒內冷通風結構的空冷發電機的優化方法，其特征在于，根據空冷發電機的參數建立通風流體網絡計算模型，包括：特征在于根據發電機風扇參數建立的風扇壓頭工作特性，根據發電機通風結構和定子齒內冷通風結構，建立對應的風阻網絡模型，進而得到發電機通風系統的流體網絡模型。

4.根據權利要求1所述的基于定子齒內冷通風結構的空冷發電機的優化方法，其特征在于，根據所述的通風流體網絡計算模型，計算得到定子齒內冷通風結構位置、大小與流體網絡各關鍵點的風量、風壓、風速的關系。

5.根據權利要求1所述的基于定子齒內冷通風結構的空冷發電機的優化方法，其特征在于，所述的熱阻網絡計算模型，包括定子鐵心、定子繞組和轉子構成的三個熱源熱路，熱阻網絡包含：定子繞組端部表面傳給空氣的熱阻R_C1；徑向通風道中的繞組表面傳給空氣的熱阻R_C2；定子繞組與定子鐵心之間的熱阻R_CF；鐵心徑向通風道表面與空氣之間的熱阻R_F1；定子鐵心內圓表面與空氣之間的熱阻R_F2；定子鐵心外圓表面與空氣之間的熱阻R_F3；定子齒部鐵心與齒內冷通風孔之間的熱阻R_F5；定、轉子間氣隙熱阻R₁₂；轉子端部與空氣之間的熱阻R₂；定子鐵心和機座之間的間隙的傳導熱阻R_δ和機座表面散熱熱阻R_K。

6.根據權利要求1所述的基于定子齒內冷通風結構的空冷發電機的優化方法，其特征在于，所述預設算法包括：遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法、神經網絡和模糊算法中至少一種。