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行业动态

计算电机区域网格剖分

求解电机内流体场与温度场分布的基本假设为:

径向通风沟内流体的雷诺数较大,流体的流动形态属于湍流,因此在Fluent中进行设置时选择湍流模型对计算区域进行求解;

在标准大气压下,空冷电机中流体自身的浮力与重力对流动与传热的影响较小,故计算时将它们忽略不计;

环球电机内流体的流速远远小于声速,故将电机内的流体看成是不可压缩流体;

电机稳定运行时,其内部流体的流动处于稳定状态,属于定常流动;

 

1、忽略股线间绝缘;

2、认为槽楔与槽内绝缘的热性能相同;

3、假设电机内部的所有部件均紧密接触,即忽略接触热阻;

4、假定在模型中出现的各种介质的物理参数不随温度变化;

5、忽略铁心中的谐波损耗以及由于绕组的挤流效应引起的的附加损耗;

 

各个定子通风沟内的速度矢量图。将靠近电机内风路入口处一侧的通风沟设为1号通风沟,其他通风沟按照其与入口处的距离依次编号为2号、3号......10号通风沟。不同东莞电机通风沟内的流体流动的路径不同,1号通风沟内的流体进入到通风沟时只流过了位于1号通风沟下方的1号转子幅板,而2号通风沟内的流体流入通风沟时却流经了1-2号转子幅板,同理,10号通风沟内的流体流过了1-10号转子幅板。各个通风沟内流体流动路径的不同导致其内部流体的流动状态也不同,从图4-1中可以看到,越接近出口处的通风沟其内部的流量越大,流速越快。但离出口处越近,流体的温度也越高,故各个通风沟内流体带走的热量基本上是一致的,整个电机的轴向温升分布就会比较平衡,这说明环球电机内风路流体流量的分配是合理的,满足了设计者对电机通风冷却系统提出的要求。

 

转子沿逆时针方向旋转,由于受到转子旋转和通风槽钢摆放位置的影响,通风沟内流体的速度分布及其复杂。从不同位置进入到定子通风沟内的冷却气体流速不同,槽中心线两侧的流体呈不均匀分布,传统上认为绕组两侧流体对称的想法并不准确。而由于绕组为绕流性物体,故流体在流经定子绕组后,分为两股流体分别从定子绕组两侧流过,之后交汇于绕组后方,它们互相作用的结果就是出现了涡流现象,此区域内流体的流速小于主流流速,而且有一部分流体从涡流处流回到了气隙中,造成了冷却介质的损失,减弱了散热效果。根据以往的经验可知这与定子通风槽钢的安装位置有关。从图中还可以看到,冷却气体在从绕组两侧流动至机座内壁的过程中,速度越来越慢,这是由于东莞电机流通面积越来越大造成的。

 

图1:径向通风沟内流体速度矢量图

径向通风沟内流体速度矢量图

转子内幅板之间的流体流速相对较大,这是因为在转子旋转时,四个焊接在转轴上的幅板相当于风扇的扇叶,幅板周围的流体在它的带动下做旋转运动,之后,沿切向方向流入转子通风沟内。东莞电机转子铁心靠近出口处表面的压强较靠近入口处大,这是由于靠近出口侧定子通风沟内流体的流量比靠近入口侧大导致的。