机床与液压

作者：张辉，崔权维，周建星，吴安

单位：新疆大学机械工程学院；新疆大学机械工程学院；新疆大学机械工程学院；新疆金风科技股份有限公司

关键词：永磁风力发电机;流-热耦合;冷却结构

基金：自治区科技计划项目（2024B04025-1）；昌吉州科技计划项目（2023Z02）；丝绸之路经济带创新驱动发展试验区、乌昌石国家自主创新示范区科技发展计划项目（2022LQ03015）

针对大容量永磁风力发电机损耗增加、温度上升及散热困难的问题，以6 MW永磁风力发电机为研究对象，建立发电机流动与传热耦合模型，计算额定工况发电机损耗，运用Fluent仿真软件计算发电机内部流场以及温度场，分析电机内部流体域和各风道的流动情况以及流速变化情况，得出电机内流场和温度场的分布特性以及风道流速和温度的变化规律。利用实测绕组温度数据与仿真结果进行对比，结果显示：平均误差在5%以内，验证了计算方法的可靠性。针对现有发电机冷却结构中气体流动路径冗余、端部气腔易形成涡流导致风量浪费及冷却效率下降的问题，提出一种新型冷却结构：冷却气体从机壳端盖两侧进风，分别流入端盖气腔和定子径向冷却风道，最终由定子背部机壳流出。对改进结构后电机进行温度场与流场分析，结果表明：与原方案相比，改进后冷却结构气体流动路径较短，可有效改善端部涡流现象，提高冷却效率，主要部件平均温度均有下降，如绕组平均温度从113.70 ℃降至106.53 ℃（降幅6.3%），定子平均温度从104.98 ℃降至93.97 ℃（降幅10.5%），永磁体平均温度从73.97 ℃降至66.65 ℃（降幅9.9%），表明改进方案能更迅速带走各部件热量，提升了发电机的散热效率。研究对该类型永磁风力发电机的温度场分析以及冷却结构的改进具有参考意义。

来源：2026年第8期

《机床与液压》期刊编辑部

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