CFD指导的迭代电磁-热方法用于轴向油射流冷却线性定子模块的空间传热系数建模与热仿真验证

《IEEE Transactions on Magnetics》：A Dedicated EM–Thermal Coupled Model based on CFD determined Boundary Conditions for Oil Jet Cooling of Hairpin Windings

　　

摘要：

高功率密度机器中的矩形导体绕组（例如发夹式、侧边式）需要高效的冷却和准确的热建模。直接油射流冲击冷却可以增强热量移除；然而，它产生的传热系数（HTC）场强烈不均匀，无法通过单个面积平均值准确表示。本文提出了一种计算流体力学（CFD）指导的、用于轴向油射流冷却线性定子模块的迭代电磁（EM） - 热方法。三维磁准静态有限元（FE）模型计算频率相关损耗，而对喷嘴 - 冲击区域的简化 CFD 模型仅求解一次以提供空间传热系数边界条件。电磁损耗通过保功率程序转移到简化热模型中，并且在电磁 - 热迭代期间更新温度依赖的电导率。与均匀面积平均传热系数模型相比，提出的空间传热系数模型改进了局部绕组温度预测，从而实现了对等效交流电阻更准确的确定。所提出的方法通过实验热电偶测量进行了验证，避免了均匀传热系数模型预测中遇到的差异。获得的结果表明，考虑空间传热系数分布对于直接油冷绕组中可靠的热斑和交流损耗预测很重要。