地铁用电机传热特性数值模拟与实验研究

摘要

为研究电机的超温问题,以负载状态的地铁用电动机为例,考虑电机结构的不对称性,建立三维全域物理模型.采用ANSYS软件,旋转部件应用多重旋转坐标系,进行流动与传热耦合仿真计算,探究了额定状态下电机内流场和温度场分布特点,以及转速和环境温度对其流动、传热特性的影响.此外,采用预埋热敏电阻的方法对在额定工况运行的电机定子线圈进行测温,验证了数值模型的可靠性.数值分析结果表明:从纵截面来看,轴向中心平面偏非传动端侧约25 mm处温度最高;从横截面来看,机箱底部与接线组支撑组件的夹角范围内温度最高,故全域模型比对称模型更合理.此外,随着电机转速增大,定子线圈最高温度近似线性升高,转速平均每升高1 000 r/min,定子线圈最高温度升高6.2％,最高温升升高7.5％;随着工作环境温度升高,定子线圈最高温度近似线性升高,定子线圈最大温升也有小幅升高,环境温度平均每升高10℃,最高温度提高10.1％,最高温升提高2.3％.