（本文由作者团队投稿）

高压清洗为公认的最为科学经济的清洁方法，家用高压清洗机的主要驱动部件为串激电机。串激电机因转速高与体积小的优势而被广泛使用，而正因其极高的转速与局限的散热空间，使其发热问题成为其设计制造过程中的一大难题。过高的温升会加速定子绕组绝缘层的老化，影响电机的工作性能。因此，如何准确获得串激电机内部流场与温度场并研究其分布规律成为串激电机设计中的重要任务。

作者团队以一台家用高压清洗机的串激电机为例，建立包括电机内部各发热部件在内的电机全域三维流固耦合传热模型并进行模拟计算。搭建串激电机绕组温升实验测试平台，测试不同工况电流下定子绕组的温升值，验证数学物理模型与流固耦合传热数值计算方法的合理性。在此基础上对串激电机风扇与电机内流场的气流运动特性与温度分布规律进行研究。另外，从电机降耗设计角度出发，探究内部离心导风轮的设置对电机内流场与温度场的影响。

流场模拟结果显示现有风扇结构周围存在较多漩涡，引起漩涡损耗，导致通风性能的下降。流经上下部定子铁心表面的冷却空气流量占总流入空气流量的26.3%，可以考虑从改变流道结构与风扇结构参数的角度使通风效率提升，并加大流至定子绕组表面进行冷却的冷空气比例，从而降低定子绕组温升。温度场计算结果表明定子绕组的平均温升在串激电机发热部件中最为严重。通过对有无导风轮时电机内流场与绕组温度场的分析，发现无导风轮时，定子绕组平均温度上升了3.3℃，且前后温差更为剧烈。研究表明导风轮在电机风冷散热系统中的作用是至关重要的。

图1  求解域网格离散

图2  整机表面空气流迹图

图3  定子绕组、铁心温度场分布

图4  转子绕组、铁心温度场分布

图5  有无导风轮时定子绕组L1-L4温升对比

论文链接：

http://www.motor-abc.cn/djykzyy/article/abstract/20230314

推荐引用格式：

李郁松，邢改兰，黄建平，周邵萍. 家用高压清洗机风冷串激电机流场分析及流固耦合传热研究[J]. 电机与控制应用, 2023, 50(3): 100-107.

LI Yusong, XING Gailan, HUANG Jianping, ZHOU Shaoping. Research on Flow Field Analysis and Fluid-Solid Coupling Heat Transfer in Air-Cooled Universal Motor Used in Household High Pressure Washer[J]. Electric Machines & Control Application, 2023, 50(3): 100-107.

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