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作者：李民;李阳阳;范晨阳;伍培明;
单位：河南科技大学车辆与交通工程学院;中原内配明达氢能源有限公司南京研发中心;
摘要：针对燃料电池用空压机电机机壳水冷流道进行设计与分析。首先，使用Motor-CAD软件进行电磁仿真，确定热源及其发热功率。依据发热功率确定冷却液流量，计算了气隙和电机主要接触面的对流换热系数。使用ANSYS-Fluent软件建立了螺旋流道水冷电机的流固耦合模型，使用PT100热电阻温度传感器测得电机内部温度，对端部绕组处的温度进行了验证。对原设计流道在正常温度工况(冷却液温度75℃左右)和高温极限工况(冷却液温度85℃左右)下进行电机温升评估，发现在正常温度工况下，原设计流道可以保证电机正常工作要求，但在高温极限工况下，原流道设计会使得电机右侧端部绕组存在局部过热，超出H级绝缘电机温升限值125.00 K。提出了流道优化方案，通过减缓流道截面积增大的速度，减缓流体流速的下降速率。与原设计流道相比，优化后的流道使得局部过热部位的冷却流体流速增大，这增强了冷却液与电机的换热效果。仿真结果表明：在高温极限工况，优化后流道的截面变化率更小，流速下降平缓，优化后流道内壁面温度由356.50 K下降至354.85 K,端部绕组的局部热点最高温度由433.09 K降至422.92 K。与原设计方案相比，优化后的端部绕组局部热点温度降低了10.17 K,温升为124.92 K,低于温升限值125.00 K,流道冷却效果明显优化。
关键词：空压机;;流道;;流固耦合;;磁热分析
基金资助：国家自然科学基金项目(52006054);; 河南省重点研发专项(231111242000)
