本文關(guān)鍵詞：船用高功率密度永磁發(fā)電機的溫度場研究

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【摘要】：作為船舶電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備，船用高功率密度永磁發(fā)電機擁有更小的體積、質(zhì)量，及更高的功率密度。散熱困難是目前影響高功率密度永磁電機長期穩(wěn)定可靠運行的主要原因之一。能夠在高功率密度電機設(shè)計階段就得到各部分準確的溫度分布，對于其熱設(shè)計具有積極的指導作用。 從準確計算高功率密度永磁電機溫度場角度出發(fā)，基于電機內(nèi)流場-溫度場耦合數(shù)值計算理論，借助商用計算流體動力學（CFD）分析軟件Fluent，對一系列連續(xù)定額工作制的高功率密度永磁電機的流-熱耦合場進行了計算，得到滿足工程計算精度的電機各部分溫度分布。 首先對一臺功率密度為0.9kW/kg的定子外水冷車用永磁電機的整體流-熱耦合場進行了計算，得到了電機整體的溫度場分布。然后用通過樣機的溫升試驗得到的電機溫度場特定位置的實測數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)作比較，驗證了樣機計算模型和等效方法的正確性。 其次根據(jù)經(jīng)過驗證的樣機熱-流耦合場計算模型和等效方法，對一臺功率密度為1.27kW/kg的船用高功率密度永磁發(fā)電機的流場-溫度場進行了耦合計算。其冷卻結(jié)構(gòu)為定子外水冷水套、風套和轉(zhuǎn)軸安裝軸流風扇，用定子外圓等效為對流散熱面的方式連接了水套和電機本體熱-流耦合場的計算，分別得到了水套和電機本體的溫度分布，并定量分析了水套內(nèi)冷卻水流量對電機各部分溫升的影響。 最后根據(jù)經(jīng)過驗證的樣機熱-流耦合場計算模型和改進的等效方法，對一臺功率密度為1.82kW/kg的空水冷船用高功率密度永磁發(fā)電機的流場-溫度場進行了耦合計算。對于給定的軸向冷卻空氣流量和通風冷卻系統(tǒng)，流場和溫度場的計算結(jié)果表明極大提高了冷卻氣流的有效利用率。改進的等效模型更好的模擬了定子繞組端部區(qū)域空氣的流動情況，提高了定子部分溫度場計算結(jié)果的精度。根據(jù)流場-溫度場的計算結(jié)果，，得到了電機各部分詳細的溫度分布。
【關(guān)鍵詞】：高功率密度 船用電機 有限元 流場 溫度場
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U665.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 課題研究背景與意義12-14
• 1.1.1 課題背景12-13
• 1.1.2 課題研究的目的與意義13-14
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 永磁電機損耗計算14-16
• 1.2.2 永磁電機溫度場研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.3 存在的問題18-19
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 高功率密度電機流場-溫度場計算理論21-38
• 2.1 電機內(nèi)流場計算理論22-32
• 2.1.1 高功率密度電機的冷卻介質(zhì)及其基本特性22-24
• 2.1.2 電機內(nèi)流場的計算方法24-32
• 2.2 電機內(nèi)溫度場計算理論32-37
• 2.2.1 電機溫度場計算方法32-34
• 2.2.2 電機三維穩(wěn)態(tài)溫度場的數(shù)值算法34-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 樣機流場-溫度場計算及驗證38-50
• 3.1 水套流場和溫度場計算結(jié)果38-42
• 3.2 樣機本體穩(wěn)態(tài)溫升計算結(jié)果42-45
• 3.3 樣機的溫升試驗45-48
• 3.4 溫度場計算結(jié)果與實驗結(jié)果對比及分析48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 船用高功率密度永磁發(fā)電機溫升計算分析50-88
• 4.1 260 kW 水套冷卻樣機流場-溫度場計算與分析51-68
• 4.1.1 計算域及其網(wǎng)格劃分52-55
• 4.1.2 邊界條件55
• 4.1.3 計算結(jié)果分析55-67
• 4.1.4 結(jié)論67-68
• 4.2 1 MW 空水冷樣機流場-溫度場計算與分析68-86
• 4.2.1 概述69
• 4.2.2 計算模型介紹及網(wǎng)格劃分69-72
• 4.2.3 邊界條件與求解設(shè)置72-74
• 4.2.4 計算結(jié)果分析74-85
• 4.2.5 結(jié)論85-86
• 4.3 本章小結(jié)86-88
• 第五章 結(jié)論與展望88-91
• 5.1 結(jié)論88-89
• 5.2 展望89-91
• 參考文獻91-95
• 致謝95-96
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文96

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 楊松;柳長江;;基于fluent的大中型永磁電機端部流場和溫度場計算[J];船電技術(shù);2009年10期

2 江善林;鄒繼斌;張洪亮;;電梯曳引PMSM三維暫態(tài)溫度場的數(shù)值計算與分析[J];電工技術(shù)學報;2007年10期

3 夏海霞;李桃;倪光正;;發(fā)電機通風系統(tǒng)流場及轉(zhuǎn)子溫度場分析[J];電機與控制學報;2007年05期

4 孟大偉;劉宇蕾;張慶軍;徐永明;;潛油電機整體三維溫度場耦合計算與分析[J];電機與控制學報;2010年01期

5 李偉力;陳婷婷;曹君慈;曲鳳波;張宇;;高壓永磁同步電動機永磁體隔熱分析[J];電機與控制學報;2012年02期

6 陳德為;王水發(fā);謝延興;;異步電動機的溫度場仿真分析[J];福州大學學報(自然科學版);2012年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 江善林;高速永磁同步電機的損耗分析與溫度場計算[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

本文編號：913389