船用电机散热系统的性能分析及评估

汪俊，王鸿东，王检耀，王健，梁晓锋，易宏

上海交通大学 海洋智能装备与系统教育部重点实验室，上海 200240

0 引 言

近年来，随着能源危机的出现和全球环保意识的增强，船舶航行时排放的SOX，NOX，CO2等气体带来的环境问题日益突出。另外，随着船舶绿色化和智能化进程的加快，以及电动汽车的大量生产与使用，电动船舶逐渐受到青睐。截至2018 年底，全球现有运营电动船舶53 艘，计划建造74 艘。电动船舶以电机作为推进主机，与柴油机相比，电机的体积小、噪声小，而且可以正/反转运行。船舶是一个多单元、多模块的集合体，其中驱动泵、通风机械、分离器、液压机械及其辅助设备都会用到电机。船用电机的设计目标是在有限空间和重量条件下尽量提高电机的输出功率，即实现高功率密度，但这样将导致热损耗有所增加。若电机运转过程中产生的热量不能有效扩散，则将导致电机温度升高，进而降低电动船舶的航行效率。

针对电机的散热问题，宋吉等[1]对某电励磁同步电机进行了基于自然冷却的散热分析，发现其内部绕阻的温升较高。Streibl 等[2]采用双风扇结构，以增大风磨损耗为代价提高了风冷效率。Saliba 等[3]通过优化风扇位置，从而改善了电机端部过热的问题。王艳武等[4]针对某电动汽车的感应电机开展了分析工作，发现冷却水的流速对定子温度场的影响较大。王晓远等[5]提出了油内冷轮毂的电机冷却方式，通过将计算结果与实测数据进行对比，验证了有限元法（finite element method，FEM）的正确性和油内冷却方式的有效性。……