杨帆 王志威 帅茂

摘要：损耗引起的温升是确定电机定额的主要因素。利用模拟软件Fluent与流固耦合传热机理，在一台1.9kW永磁同步电机上研究了自然冷却和强制风冷两种冷却方式对电机温度分布特征的影响，并制作样机进一步试验。仿真结果与试验结果相近，验证了仿真的准确性。

Abstract： The temperature rise caused by the loss is the main factor in determining the motor rating. Using the simulation software Fluent and the fluid-structure coupling heat transfer mechanism， the influence of natural cooling and forced air cooling on the temperature distribution characteristics of the motor was studied on a 1.9kW permanent magnet synchronous motor， and a prototype was made for further testing. The simulation result is similar to the test result， which verifies the accuracy of the simulation.

關键词：永磁同步电机;自然冷却;强制风冷;仿真

Key words： permanent magnet synchronous motor;natural cooling;forced air cooling;simulation

中图分类号：TM351                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）12-0086-03

0  引言

电机的定额通常从机械和热两方面的考虑来确定[1]。例如，绕组最大电流一般由绝缘材料不被损坏，或者其寿命不被过度缩短的前提下所能承受的最高温度来决定，即损耗引起的电机发热温升最终决定在不过度损坏电机绝缘的前提下，所能得到的最大功率输出[2]。此外，由于绝缘材料的退化同时受时间和温度这两个因素的影响，电机温升过高会加速电机绝缘材料老化，缩短使用寿命，同时温升过高会使绕组电阻增大，使电机效率下降，而电机效率下降将进一步导致发热量增加，从而再次推高温度上升。因此，电机的定额、效率和寿命均与其工作温度密切相关。

定子绕组和定子铁芯是伺服电机的主要发热部件，定子铁芯安装在机壳内壁，通过与机壳的接触将热量导出到机壳，机壳与空气接触进行自然冷却散热。为了提高电机材料的利用率，高功率密度电机均采用较高的电磁负荷，从而使电机运行时单位体积的损耗明显增加，使电机各部件的温度升高[3]。……