直流永磁风力发电机三相（永磁风力发电机风冷结构设计与分析）

天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室、天津工业大学机械工程学院、沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心的研究人员朱高嘉、刘晓明、李龙女、高圣伟、佟文明，在2019年第5期《电工技术学报》上撰文指出，随着永磁风力发电机单机容量的不断增大和电磁负荷的不断提高，其冷却结构的合理设计已成为发电机研发过程中的重点与难点。

以一台1.65 MW强迫风冷直驱永磁风力发电机为例，基于计算流体力学和传热学理论，建立发电机全域三维流动与传热耦合模型，应用有限体积法数值分析发电机内的流动和温升分布状态。针对强迫风冷结构需要外接风机而占用系统空间大、清洁维护难度高的问题，提出一种由转子辐板支架作为离心式风扇驱动冷却风的全封闭式自循环风冷系统。

通过不同冷却结构尺寸下散热性能的对比研究，给出了较适宜的发电机冷却结构方案，对提高大型永磁风力发电机的运行可靠性具有一定的参考意义。

近年来，风能作为一种清洁的可再生能源得到广泛应用，风力发电已成为全球增长最快的新能源。发电机是风力发电系统中的核心部件，永磁电机由于其高效、高功率密度等特点，近年来在以大型化为发展趋势的风电领域得到国内外学者广泛关注。

图1 永磁风力发电机基本结构与通风结构

图6 1.65 MW发电机样机基本结构

本文通过对1.65 MW永磁风力发电机强迫风冷结构和提出的自循环混合通风冷却结构散热性能的数值研究，得出以下结论：

1）本文流场及温度场耦合温升数值计算结果与实验测量值吻合较好，验证了本文物理数学模型、简化方法、边界设置在大型永磁风力发电机发热与散热分析中的正确性。

2）针对现有强迫风冷结构占用系统空间大、易带入粉尘等问题，本文提出一种由转子幅板支架作为离心式风扇驱动冷却风的全封闭式自循环混合通风冷却结构。通过数值分析，验证该冷却结构可以实现发电机内部的有效散热、均衡发电机温升分布，保证发电机长期稳定运行的可靠性，为大型永磁风力发电机冷却系统设计提供了参考。

3）混合通风冷却结构中，随着定子轴向风道尺寸的增大，发电机温升呈现先降低后升高的趋势。为了保证冷却结构的散热效果，需要根据数值分析合理选取风道尺寸。