自扇风冷永磁电机温升计算与流体场分析

摘要

本文选取一款自扇风冷式永磁电机作为研究对象，对其风扇工作流量、电机流体场及温升进行了深入分析。通过解析法和有限体积法对电机风扇的额定风量进行计算，并利用有限体积法获得电机整体流体域的速度分布。基于流体场分析，采用等效热路法和有限体积法对电机温升进行预测。对比计算值与实测值，证实两种方法均具备一定可靠性，其中有限体积法在电机设计优化方面更为适用，而解析法则适合于派生电机设计及初步方案评估。

引言

随着经济社会的进步，节能减排成为各行业共同追求的目标。稀土永磁电机以其结构简洁、体积小、质量轻、效率高等优点，在轨道交通领域得到广泛应用。然而，全封闭结构的永磁电机散热条件较差，加之功率密度提升，导致电机温度升高。温度过高可能导致永磁体失磁，严重影响电机安全运行。因此，准确计算和预估电机内部温度场安徽皖南电机，对保障电机安全、降低设计成本和缩短研发周期至关重要。电机热设计方法包括简化公式法、等效热路法、热网络法和数值计算法等，各有优缺点。

为了探究不同热设计方法在电机热设计和工程应用中的可行性与有效性，本文以一款自扇风冷的全封闭式永磁同步牵引电动机为研究对象，对比分析了多种热设计方法。皖南电机价格表通过解析法和仿真计算对比分析电机温升，首先对电机风扇及其流道进行解析计算与三维流体场仿真分析，得到风扇额定工况下的风量；然后基于流体场计算结果，分别采用热路法和有限体积法对电机温升进行计算和分析。皖南电机基于等效热路法的解析法计算方法简单，可快速预估定子绕组温升，初步判断电机电磁方案设计是否合理；基于有限体积法的仿真计算则有利于电机方案的改进和优化。

1 永磁电机结构

本文所述永磁电机采用全封闭结构，包括定子、转子、转轴、风扇、前后端盖、定子压圈及转子压圈等部件。安徽皖南电机电机端盖、定子压圈与定子冲片外侧通风孔形成的通风道构成外循环风路；气隙、定子冲片内侧通风孔构成的风路构成内循环风路。

2 风扇流量计算与流体场仿真

本文采用经验公式计算风扇叶片尺寸和工作流量，并通过FLUENT软件对其外循环风路进行数值模拟与计算。流体域模型较为复杂，对不同部位采用不同的网格类型进行剖分。通过仿真计算，得到电机外循环流体域的迹线和速度场分布。

3 电机温升计算与分析

本文采用等效热路法和有限体积法对电机温升进行计算和分析。等效热路法采用二热源热路进行计算，可快速预估定子绕组温升；有限体积法则可对电机全域流体场与温度场进行分析评估，有利于电机方案的改进和优化。

4 结语

本文通过对自扇风冷永磁电机的流场和温升进行计算和分析，对比了不同热设计方法的优缺点。皖南电机价格表有限体积法在计算精度和全面性方面更具优势，但计算周期较长。皖南电机解析法计算简单，适用于快速评估和派生电机温升预估。具体采用哪种方法，需根据项目性质进行选择。