潜油电机整体三维温度场耦合计算与分析

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1、第14卷第1期电机与控制学报Vol.14No.12010年1月ELECTRICMACHINESANDCONTROLJan.2010潜油电机整体三维温度场耦合计算与分析孟大伟，刘宇蕾，张庆军，徐永明(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要:为了研究井下工作的潜油电机各个部件温度分布情况，考虑潜油电机特殊的结构建立了包括电机定转子、扶正轴承、隔磁段、轴向范围内的气隙间润滑油、机壳以及机壳外流动原油在内的整体三维模型，依据数值传热学及流体力学相关理论，根据电磁计算求解得出YQY－143系列40kW电机的热源，采用有限

2、体积方法利用耦合传热边界条件求解该电机的三维稳态温度场，得到电机整体的温度分布云图，并分别提取电机各部分最高温度。将计算结果与利用有限元方法所得计算结果进行对比分析，对比结果表明两种方法计算所得电机各部分温度相一致，证明计算方法及结果准确性。电机各部分最高温度值符合该系列电机绝缘等级的要求。关键词:潜油电机;三维稳态温度场;有限体积法;耦合传热中图分类号:TM301.4文献标志码:A文章编号:1007－449X(2010)01－0052－04Calculationandanalysisof3Dtemperatureofthesubmer

3、siblemotorbasedoncoupledfieldMENGDa-wei，LIUYu-lei，ZHANGQing-jun，XUYong-ming(SchoolofElectricalandElectronicEngineering，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150040，China)Abstract:Inordertocalculatethetemperatureofthesubmersiblemotorworkingunderground，estab-lishedt

4、heoverallthree-dimensionalmodelincludingmotorstatorandrotor，rightingbearings，separatedmagneticsectionoftheaxialgaswithintheinter-porelubricants，chassisandthecrudeoiloutsidethechassisconsideringitsspecialstructure.Basedonheattransfertheory，accordingtotheheatsourcescompute

5、dforaYQY－143seriesof40kWmotor，withfinitevolumemethodusingconjugateheattransferboundaryconditionsforsolvingthemotorthree-dimensionaltemperaturefield，gottheoveralltemperaturedistributionofthemotor，andmaximumtemperaturewereextractedfromvariouspartsofthemotor.Com-paredtheres

6、ultswithothermethods，acomparativeanalysisoftworesultsshowedthatthevariouspartsofthecalculatedmotortemperaturewereconsistent，whichprovedthatthecalculationwascorrect.Andthetemperatureisinaccordancewiththeinsulationrequirementsofthismotor.Keywords:submersiblemotors;temperat

7、urefield;finiteelementmethod;conjugateheattransfer收稿日期:2009－11－02基金项目:国家科技支撑计划重点项目(2008BAF34B04);黑龙江省科技攻关项目(GC07A501);黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11541039)作者简介:孟大伟(1956—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为特种电机设计及优化，电机内综合物理场计算;刘宇蕾(1970—)，男，博士研究生，主要研究方向为电机内综合物理场计算;张庆军(1983—)，男，硕士研究生，主要研究方向为电机内综合物理

8、场计算;徐永明(1979—)，男，博士，讲师，主要研究方向为特种电机设计及优化。第1期孟大伟等:潜油电机整体三维温度场耦合计算与分析53如图1所示。0引言潜油电机是采油设备的心脏，它连同潜油泵S1S3一起工