丁树业 孙兆琼

（1.哈尔滨理工大学电气与电子工程学院 哈尔滨 150080 2.中国电子科技集团公司第21研究所 上海 200233）

1 引言

随着可再生能源发展的全球化，风力发电建设的规模不断扩大，如何提高单机容量成为人们急需解决的重要问题之一。然而，电机的发热问题始终是制约风力发电机向大容量发展的首要因素，因此，对永磁风力发电机进行温升计算以及对通风结构进行优化设计势在必行[1,2]。

近年来，国内外专家学者在该领域的研究主要包括电磁设计、齿槽转矩分析、静态或瞬态运行特性分析、控制系统以及驱动系统等方面[3-6]，公开发表的文献中涉及永磁风力发电机的发热与冷却问题的研究较少。所以对大型永磁风力发电机的通风结构及热性能进行数值研究具有一定的实际意义。

以文献[7-16]中研究的内容作为基础，利用Fluent软件，针对2.5MW直驱式永磁风力发电机建立了三维流动与传热耦合的物理模型，结合工程实际给出相应的基本假设与边界条件，并根据计算流体力学原理以及传热学理论给出耦合场求解的控制方程，采用有限体积法对电机内的流体场与温度场进行数值计算，并将仿真结果与实测结果进行对比，验证了耦合场计算结果的正确性，得出一些有益结论，为大容量永磁发电机的温升计算以及通风结构的设计提供了理论分析的参考依据。

2 流体流动及传热机理

本文以计算流体力学以及数值传热学为理论基础，采用有限体积法对电机内部冷却气体的流变特性、对流换热以及热传导进行研究[15,16]。……