多极低转速的中、大功率永磁发电机风冷温度曲线分布优化

永磁发电机的特点之一就是可以实现多极低转速。当永磁发电机极数超过20之后就不能自扇风冷。尤其永磁发电机达到60极、72极、84极必须强迫风冷。

图8-7a所示是36极、80kW永磁发电机轴向强迫风冷的结构图。由于功率不大，定子长度L_t不长，可以轴向强迫风冷。其结构特点是，定子外径与机壳之间、每个永磁体磁极两侧及转子都有冷却风道，同时气隙也作为冷却风道。冷却风机将冷空气从永磁发电机一端压入，经冷却风道将定子绕组的铜损耗、定子铁损耗及转子铁损耗产生的热量带走一部分，冷空气不断压入，不断带走热量，同时机壳有散热片，还有一部分热量由定子传导给机壳，由散热片辐射到周围的空气中，使永磁发电机保持在安全运行的温升内。

图8-7 36极、80kW永磁发电机轴向强迫风冷结构及运行时温度曲线分布

1—后端盖 2—机壳 3—定子 4—冷却风机 5—前端盖 6—转子

图8-7b所示是永磁发电机运行时的热温度曲线分布。T_max是经轴向强迫风冷的发电机的最高温度，T₀是冷却空气进口的温度，T是冷却空气从发电机出来时的温度。T_m′_ax与T₀之差为永磁发电机轴向强迫风冷的最大温升。

图8-8a所示是72极的1.5MW永磁发电机轴向、径向混合式强迫风冷的结构图。它的特点除包含图8-7a的全部特点外，在轴向冷却的同时还进行径向冷却。当大功率永磁发电机的定子长度L_t大于定子内径的一半时，应考虑采用轴向、径向混合式强迫风冷的冷却方式。(www.xing528.com)

图8-8b所示是轴向、径向混合式强迫风冷的永磁发电机温度曲线分布。T₀是冷却空气进口温度，T是冷却空气吸收永磁发电机热量后的出口温度，T_max是永磁发电在轴向、径向混合式强迫风冷前的情况下的最高温度。T_max′与T₀的差就是永磁发电机的最大温升。

图8-8 72极的1.5MW永磁发电机轴向、径向混合式强迫风冷的结构及其温度曲线分布

1—后端盖 2—机壳 3—散热片 4—进风口 5—定子 6—进风口 7—前端盖 8—转子 9—出风孔

永磁发电机在运行时，其温升不能超过最大温升，否则，永磁发电机就不能安全运行。