[发明专利]一种空‑空冷中型电机温度场的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空-空冷中型电机温度场的计算方法，通过此方法，解决电机的发热问题和冷却技术，进而可以提高电机正常运行时的可靠性能，从而从根本上延长电机的使用寿命，提高电机的相关性能参数和指标。

背景技术

随着电机相关理论的完善及电机生产和研究的深入使得电机的单机容量逐渐提高，而电机的发热和冷却问题却成为制约电机单机容量发展的重要障碍，因此对其进行研究可以提高电机正常运行时的可靠性能，从而从根本上延长电机的使用寿命，提高电机的相关性能参数和指标。此外，解决电机的发热问题和冷却技术还能使电机材料消耗降低。空-空冷中型电机以其节能环保且高效率、起动力矩大、过载能力强、噪音低、振动小等优点被广泛应用于国民生产和生活中的各个领域。在空-空冷中型异步电机的运行过程中包括了电磁场、流体场、温度场和应力场等多种物理场之间的相互影响与制约，因而是一个非常复杂的问题。

在计算电机温度场时，常用有限元法和等效热网络法。有限元法计算结果准确，但是计算量大，耗时长，较大的计算负担不利于在电机优化设计大规模使用；等效热网络法具有计算量小，耗时短的特点，但计算精度在可以接受的范围之内，在电机温度场计算当中仍然有重要的作用。空-空冷中型异步电机内部为双侧对称径向通风系统，轴向和径向方向均设有通风道。一般的热网络计算只考虑到轴向方向通风，而对径向方向的通风则按照一个整体来进行处理。这就造成了一定的误差因素。本发明将对径向方向的通风道进行单独处理，将径向通风道按照通风路径而非单独的等效节点来进行处理的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述热网络模型计算电机温度场存在的不足，改进热网络模型，提供一种空-空冷中型电机温度场的计算方法。本发明将对径向方向的通风道进行单独处理。进而提供更为精确的温度场计算方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种空-空冷中型电机温度场的计算方法，包括下列步骤：

步骤1、结合空-空冷中型电机的结构，明确其通风冷却方式；

步骤2、对空-空冷中型异步电机流体场的理论进行分析，并建立出计算用的数学模型；

步骤3、建立出空-空冷中型电机包括机座、定子齿、定子轭、转子、转轴及端盖在内的热网格；

步骤4、完成对空-空冷却中型电机损耗的计算；

步骤5、确定空-空冷却中型电机温度场计算中的相关物理量；

①、确定电机各部分材料导热系数；

②、确定电机各部分边界散热系数；

步骤6、完成空-空中型电机温度场的计算工作。

本发明的优点与积极效果如下：

1、本发明比较了不同散热系数计算公式优劣性，最终得出了适用在空-空冷中型异步电机计算上的散热系数计算公式，可为空-空冷中型异步电机冷却系统设计提供理论与算法依据。

2、本发明所建立的三维热网络模型使电机自身结构形成的无源热网络与通风系统冷却气流形成一个整体，能够在同一方程组中求解，可以得到轴向非对称的温度场分布。

附图说明

图1为电机整体通风示意图。

图2为电机内部结构图。

图3为电机等效流体网络图。

图4为温度场电机定子计算模型。

图5温度场电机转子计算模型.

图6为电机定子温度场计算结果。

图7为电机定子绕组具体的温度分布。

图8为电机转子温度场计算结果。

图9为电机转子铁心温度分布。

图10为电机转子导条温度分布图。

图11为电机转子断环温度分布图。

具体实施方式

本发明的目的是为了克服上述热网络模型计算电机温度场存在的不足，改进热网络模型，提供一种空-空冷中型电机温度场的计算方法。本发明给出了适用在空-空冷中型异步电机计算上的散热系数计算公式，可为空-空冷中型异步电机冷却系统设计提供理论与算法依据，进而提供了更为精确的温度场计算方法。

结合实施例对本发明进一步说明。本发明的具体实施步骤如下：

(1)、结合空-空冷中型电机的结构，明确其通风冷却方式。