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'''基于流固耦合的永磁直驱风力发电机传热分析'''海上的风力发电已经逐渐地变成一种大 [[ 趋势 ]] 。

海上的风力发电已经逐渐地变成一种大趋势。大功率的电机对装置的散热要求很高，因此对电机进行温度场分析可以很好的指导电机冷却系统的设计。强迫水冷电机与自然风冷电机相比具有散热效果好、 [[ 噪声 ]] 产生少，以及更高的使用寿命等优点。本项目以一台外转子永磁直驱风力发电机组为研究对象，基于流固耦合和共轭传热的分析方法，利用Ansys软件对电机在正常工作下进行温度场分析，从而得到电机内部主要部件的温度分布。最终，通过对一台10MW外转子电机流固耦合分析，对比计算不同冷却水流速下的电机温升分布，得出冷却流体流速与电机温升的关系曲线，为电机冷却 [[ 设计 ]] 提供参考。

本项目通过流固耦合共轭传热的原理通过判别流体气隙的流动状态，算出气隙层的等效热导率λe，并根据经验公式算出电机主要部分的损耗。最后以一台10MW永磁直驱同步 [[ 发电机 ]] 为例，在管道入口处通以不同水流速，对电机进行温度场分析，并进行对比，验证方法的有效性。

本项目通过电机传热的基本原理， [[ 计算 ]] 了定子绕组损耗、铁心损耗以及永磁体涡流损耗。以一台10MW永磁同步发电机为例，给出了水冷电机的模型，基于流固耦合进行温度场分析，可得到以下结论： （1）基于流体场和温度场耦合分析可以较为准确估计电机温升，为电机的设计提供依据。 （2）定转子之间的空气层热阻较大，所以此处温度梯度很大，最高温度部分出现在绕组和定子的顶部。此外定子由于水冷的作用出现了明显的温度下降，验证了水冷方式是大型电机的有效冷却方案。 （3）随着入口水流速增加，最高温度继续降低的趋势逐渐变缓，但水管的压降明显增加，所以在设计时要考虑经济性。 （4）基于流固耦合分析对一台10MW外转子永磁电机分析计算， [[ 分析 ]] 得出当冷却流速控制在1m/s时，即可满足电机温升要求；计算证明外转子结构永磁 [[ 风力发电机 ]] 采用定子水冷能够满足大容量电机温升安全运行的要求。