高速电机泵温度场数值模拟分析及优化

张宗熠，高殿荣，许森浩，孙亚楠，张 琰

（1.燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004；2.中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，西安 710000）

机械装备的现代化发展要求液压系统具有更高的机电液一体化程度［1］。近些年来，在液压系统动力源中，通过将电动机、联轴器和液压泵进行高度集成，形成了一种高度集成化的液压动力单元——电机泵。电机泵具有结构紧凑、功率密度大、噪声低、效率高、控制特性好等一系列优点，展现了良好的发展潜力和应用前景［2-5］。温升是电机泵在设计时需要考虑的主要性能指标之一，对于单位时间发热量大的高速电机泵来说尤为重要。过高的温升加速了定子绕组绝缘层的老化，导致永磁材料退磁，降低了工作介质的黏度，严重影响了高速电机泵的工作性能和工作可靠性，甚至直接引起高速电机泵的故障［6］。因此，对高速电机泵的温升和温度分布特性进行准确计算是保证电机泵正常工作的基础，同时为高速电机泵的优化设计提供了必要的参考。

电机和变压器等电气元件和电机泵具有相似的发热机理和传热结构，目前关于电机和变压器的温度场计算所采用的数值计算方法主要有等效热网络法和有限元法［7-12］。等效热网络法是应用图论原理，通过网络的拓扑结构进行热场分析的一种方法。在对高速电机泵的温升进行计算时，采用有限元计算方法可以对电机泵的整体温度场进行计算，不仅可以获得关键组件的平均温升，还可以获得最大温度和过热点的位置，且具有较高的计算精度。……