永磁发电机空气流速优化方案

永磁发电机强迫风冷的过程，可以看做是冷却空气的等流量过程。当冷却风机以压力p₁流量Q将冷空气压入永磁发电机内腔并流经各冷却风道，冷空气吸收永磁发电机铜损耗和铁损耗产生的热量而温度升高。在永磁发电机中各冷却风道的容积不变，可以视为空气的等容加热过程。等容加热空气可由下式表示：

式中 p₁——冷却空气被风机压入永磁发电机的冷却进口压力，单位为MPa/cm²；

V₁=V₂——永磁发电机内部包括冷却风道的容积，单位为cm³；

T₁=T₀——冷却空气进口的温度，单位为℃；

T₂=T——冷却空气出口时温度，单位为℃。

则上式可变成

冷空气在等容加热过程中，温度升高，压力增大。比如入口空气温度T₁=25℃，压力p₁，出口温度40℃，则p₂=1.6p₁。由于永磁发电机内腔包括各冷却风道的容量未变，热空气的流速加快，流量未变，因此，永磁发电机冷却空气出口应比入口大得多。

等流量可以用下式表达：

v₁S₁=v₂S₂=v₃S₃ （8-46）(www.xing528.com)

式中 v₁——冷却空气进入永磁发电机冷却风道入口的流速，单位为m/s；

S₁——冷却风道入口的截面积，单位为m²；

v₂——永磁发电机内腔所有冷却风道的冷却空气的平均流速，单位为m/s；

S₂——永磁发电机的各冷却风道截面积的总和，单位为m²；

v₃——冷却空气出口的流速，单位为m/s；

S₃——冷却空气出口截面积，单位为m²。

为了让冷却永磁发电机之后的升温的热空气顺利地流出永磁发电机，永磁发电机冷却空气出口面积S₃应增加，以减小热空气流出的阻力及热空气的流速。

在等流量的计算中，忽略了空气的粘滞性，因为在永磁发电机强迫风冷的过程中，由于冷却空气流速较高，空气的粘滞系数很小。同时也认为冷却空气在永磁发电机内各冷却风道的流速是层流，只有在绕组两端会产生紊流，这种紊流有利于绕组端部冷却，不论这种紊流如何，最终还是要从冷却风道流出去。