优化电机散热控制的重要性一研究背景_开题报告

题目：优化电机散热控制的重要性

一、研究背景

电机的使用领域较为广泛，而它在运行过程中所产生的热量则不容易冷却。电机在国民经济发展中具有重要的作用，因为电动机几乎是所有机械设备的动力元件，而且随着科学技术的发展，电机制造行业产品也在不断翻新。特别是电机的容量在不断增大， 而且其结构也越来越紧凑。这给电机的设计制造带来了一定难度。电机上的大量热量没得到散发，会 直接性影响装置的运行，同时还会减少电机的使用时长， 最坏的则会导致电机的损坏。因此，在使用电机时要重视 散热问题，明白其重要性。尤其是一些特殊应用及大型应 用的电机，散热问题更加明显。在这种状况下，怎样才能 找到合适的方式对电机进行有效散热，成为业内人士密 切关注亟待研究的问题。因为这样，电机内部件才能在合 适的温度下工作，以达到电机少故障、安全可靠运行的目的。 目前，电机的散热方式主要是扩大散热面积和增多热 循环路径，方式上大体可分为液体冷却、混合冷却和空气冷却。

二、研究目的

电机设计的基本规律说明，单机容量越大，功率因数往往越高，因而其经济性能越好。 但是单机容量增大，而电机体积增加并不是很大，所以电机单位体积的发热量增加，这样只 有提高电机冷却效率才能保证电机长期工作在允许的温升范围内。小型电机并不需要额外采取措施进行通风散热。由于小型电机额定功率比较小，其由损 耗引起的热量不大，通常可以通过自然通风等方式进行散热；但是对于大中型电机来讲，其 额定功率比较大，在电机内部因为损耗而引起的热量会在电机内部引起相当高的温升，即使 采取一定的散热措施。为了保证电机能长期运行在设计要求的工作状态，必须采取强制冷却 措施才能带走损耗引起的热量。虽然采取强制措施需要在电机上增加额外的设备，并增加生 产和运行成本，但是这样即能够提高电机的利用率，又能够保证电机按照设计要求正常运行， 所以总的来说还是合算的。 采取的强制冷却措施会因为电机类型及结构不同而不同。按照冷却的介质来分，电机冷 却方式大致可以分为：空气冷却、氢冷却、液冷、液（水）-氢冷却、蒸发冷却等。

三、研究意义及方法

优化电机的通风散热具有重要的意义，但是研究电机通风散热的方法在引入流体数值计算之 前，通常都是采用电机通风模型的方法来进行模拟测量，或者采用风路和热路相结合的办法 来进行近似计算。采用电机通风模型的方法其成本高，而且进行建模试验测量周期长，如果 需要进行电机结构修改的话更耗时又耗钱；而采用风路和热路相结合计算的办法，电机内部 风阻和热导率等很多参数需要凭借经验进行设定，这会引起误差，同时风路和热路计算节点 数决定了计算的精度，节点数少精度差，而节点数多精度能稍微提高，但是计算量会增加。

本文对电机内部风场和温度场进行分析计算，优化电机定子和转子通风沟的结构，分析出电机内部温度场和流场，计算出电机各部分在额定运行状态下的温升情况， 这样非常直观和清楚。同时由于只需要改变电机的三维模型，这不但节约了成本也节约了分析计算时间。所以说应用CFD 方法对电机通风散热进行分析具有重大的意义，对于电机制造 厂来说具有重大的经济效益。

参考文献

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