电机水冷系统设计与散热计算
浅议水冷直线电机基于实践的散热改善
图 ２
课题 名称 ： 控机 床 用大 推力 直线 电机 及驱 动装 置 数
课题 编号 ：０１ Ｚ ４ ０ ０ １ ２ ０ Ｘ０ ０１ － ４
中国新技术新产品
一５ 一
摘 要： 电机 温升是 电机 的 关键性 能 参数 ， 响 温升 的 关键 因素 主要 是 发 热和散 热 ， 冷 电机 的散 热 尤为 重要 ， 文 基 于 实践数 据 ， 影 水 本 从 电机 的散 热 方面进 行 分析 ， 寻找 影 响散 热的原 因 ， 并提 出改进 方案 以改善 水 冷直 线 电机 的散 热 效果 。 关键 词 ： 永磁 直 线 电机 ； 温升 ； 水冷 ； 热性 ； 导 异型 管
高新 技 术
ＣａＷｅｏｉＵＰｕ 圈回团冒 阉■ ｈ ｈｏ—ｄＩｔ 嵋 Ｕ■■■●■ ｉＮ Ｔｎｇａｒ ．●■ 誓 ■ ｎＣ ｃｌｓ一ｏ Ｚ ｅｎ Ｎ ｓ Ｕ Ｚ２ ｄ Ｉ Ｕ ｃ
浅议 水冷直线 电机基于实践 的散热改善
史 桂 英 赫 玉 丽 于 洪杰
（ 尔滨泰 富 实业 有 限公 司 ， 哈 黑龙 江 哈 尔滨 １ ００ ） ５ ０ ０
存 在 问题 。 根 据 热 传 递 路 表２ 线 分 析 温 升 高 原 负 载 绕 组热 敏 电阻 绕 组热 敏电 阻 热敏 电阻末 态 铁芯 末 态 外 壳 末态 因 ， 图 ３所 示 ， 如 现 （ ｇ 卡始 值 （ Ｑ ） 末态 值 （ 对 应 温度 （ ） 温 度 （ ） 温度 （ ） ｋ） Ｊ Ｊ Ｋ ＫＱ） ℃ ℃ ℃ 忽 略发 热 状 况 来 分 ３０ ５ ０ ４５ ９ ７ １ １４ １ ３ １０ ２ ２ ５ ２ ８ 析 其原 因 ： 原 因 １电机 绕 ． 组 一 级 铁 芯 ： 组 初 绕 与 铁 芯 之 间有 槽 绝 缘 ，如 果 槽 绝 缘 薄 达 不 到绝 缘要 求 ， 但 槽 绝 缘 越 厚 就 会 冷 越 硬 ，会 导 致 槽 绝 缘 与 铁 芯 之 间有 微 小 空 隙 ，空 气 是 无 限 大 热 阻 会 直 接 减 少 电机 绕 组 传 递 给 铁 芯 的 热 量 。所 以 散 热 蔗 环 氧 树 脂 的 流 动 性 图３ 和导 热 性很 重 要 。 同 时初级 铁 芯 的叠压 紧致 度 也会 影 响热 量传 盈 配合 ，铁芯 轭部 的圆底 斜 口槽 改为 圆底 直 递。 口槽 ； ４ ）冷却 管 与 初 级 铁 芯 之 间涂 高 导 热 材 原 因 ２ 级铁 芯一 却管 ： 级铁 芯 与冷 ． 初 冷 初 却管 均 为金属 材 料 ， 身 导热 性非 常好 ， 二 料 ： 本 但 者之 间不 可能 完 全接 触 ，非接 触 处就 会有 空 ５冷却 管采 用 内外 表 面非 光 滑的 冷却 岐 ） 即异 型管 。 气 ， 热 量传 递影 响非 常 大 ， 以要采 取措 施 管 ， 对 所 结论 保证 初级 铁芯 与冷 却管 完全 接触 。 原因 ３ ． 管一 却循 环 水 ： 冷却 冷 冷却 循环 水 改进后 同样 采用 运 行法 测额 定 负 载时 的 是主 要 的冷却 手段 ， 水 流量 相 同的情 况 下 ， 电机 温升 ， 在 温升值 为 ８． 。与 改进 前 电机 的 １Ｋ ６ ５． ９ ７Ｋ 说 ３ 冷却水 与 冷却 管 的接触 面 积是 影 响冷 却效 果 温升 值 １８ Ｋ降低 了 ７． ， 明以 上 针对 的直接 原 因 ，所 以要改 善 冷却 效果 就 要增 加 散 热 问题 的分析 和改 进措 施都 是有 效 的。 参 考 文 献 循 环 水与 冷却 管 的接触 面积 。 原因 ４ ． 铁芯 一 壳 ， 初级 外 电机 绕组 一 外壳 ： ［ 史 志 东， 于散 热的 直流 电机 【 ． １－ ７ １ 】 易 Ｐ ２ ０ ０— 】０ 电机 整体用 环 氧树 脂进 行 灌封 ，所 以初 级 铁 ２１中 国 专 利 ：０ ９２ ２ ． ４ ． ． ２ ０ ．０ １ ９ ２ ３ 董 一种铜 铝 复合 散 热结 构 电机 ． １ Ｊ 武 Ｐ 芯、 电机绕组 与 外壳 之 间将 有 环氧 树脂 填充 ， ［］ 明海 ， ２ 又体现 了环 氧树 脂 的流 动性 和 导热 性 的重要 汉登 奇机 电技 术有 限公 司．武汉 登奇 机 电技 性。 术 有 限 公 司 ，００—０— ７ 中 国 专 利 ： ２ １ １ ２． ２ ０９ ２ ２ ７１ ７． ０ ． ０ ４． １ ４措 施 针对 以上试 验数 据 和原 因分 析采 取 了如 ［】 ３苏楠 ， 变频 电机 自带散 热 风机 的供 电 结构 ． 下措 施 ： 『１ ０ ０ １ — ０ 中国专并 ：０ ９２ ３ ．１ ９ ． Ｐ． １ — ０ ２ ． ２ １ ２ ０ ．０ １ ５ ｓ ９ １铁 芯 冲片 之 间取 消胶 粘 ， ） 改用 铆 接 方
永磁同步电机冷却方式
永磁同步电机冷却方式
随着近年来电动汽车和新能源汽车的持续发展，永磁同步电机也越来越被广泛应用。
而永磁同步电机的散热问题是电机稳定运行的关键之一。
一般永磁同步电机的散热方式分为水冷和风冷两种，下面我们就来详细了解一下两种冷却方式的特点和适用范围。
1. 水冷：水冷式永磁同步电机通过将电机内部产生的热量传导到水冷系统中散发热量，从而实现电机的散热。
水冷采用冷水循环进行冷却，其散热效率高，能够有效降低电机的温度，提高电机的输出功率和效率。
但是水冷式永磁同步电机的安装和使用成本较高，并且需要定期更换水冷剂。
2. 风冷：风冷式永磁同步电机通过内置的散热器来散热。
电机内部的散热器通过空气对流的方式将电机的热量散发出去。
相比水冷方式，风冷方式具有更加灵活的安装方式和维护成本较低的优势。
但是在高负载状态下，风冷式永磁同步电机的散热效率会降低，容易出现过热现象。
在选择永磁同步电机的冷却方式时，我们需要结合实际应用场景进行优化设计。
一般来说，水冷适用于高功率、高负载、连续作业条件下的电机；而风冷则适用于功率较小、换向频繁的电机。
在永磁同步电机的选择和使用中，合理的冷却系统能够有效降低电机温度，延长电机寿命，提高电机的稳定性和可靠性。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体要求和实际条件进行综合考虑，选择适合的永磁同步电机冷却方式。
水冷电机内部结构
水冷电机内部结构一、引言水冷电机是一种利用水冷技术进行散热的电机，其内部结构设计合理、高效。
本文将介绍水冷电机的内部结构，包括散热系统、电机部件等。
二、散热系统1. 水冷电机的散热系统由水冷器、水泵、水管等组成。
水冷器负责将电机产生的热量传递给水，水泵则将热水循环送回水冷器进行散热。
2. 水冷器通常采用铜管和铝片制成，具有良好的导热性能。
水泵则选用高效、低噪音的电动水泵，保证水的循环顺畅。
三、电机部件1. 水冷电机的转子是电机的核心部件，由铁芯和导体组成。
铁芯采用硅钢片制成，具有较低的磁导率和电阻，减小能量损耗。
导体则采用高导电率的铜材料，以提高电机的效率。
2. 定子是另一个重要的电机部件，由铁芯、绕组和绝缘层组成。
铁芯的结构与转子类似，绕组则采用绝缘导线绕制，以确保电流正常流动而不发生短路。
3. 除了转子和定子，水冷电机还包括其他部件，如轴承、端盖等。
轴承用于支撑转子和定子，确保其正常旋转；端盖则起到固定和密封的作用。
四、工作原理1. 水冷电机的工作原理与传统电机相似，通过电流在绕组中产生磁场，进而与转子磁场相互作用，产生转矩。
不同之处在于水冷电机通过水冷系统将电机产生的热量快速散发出去，以保持电机的正常工作温度。
2. 当电机工作时，电流经过绕组，产生磁场。
磁场与转子的磁场相互作用，产生转矩，使转子旋转。
同时，电机产生的热量通过水冷系统传递给水，并通过水泵循环散热，确保电机的温度不会过高，避免损坏电机。
五、优势和应用领域1. 水冷电机相对于空冷电机具有散热效果好、工作温度稳定的优势，特别适用于高功率、高负载的应用场景。
2. 水冷电机广泛应用于工业领域，如机械制造、航空航天、能源等行业。
在这些领域中，电机通常承受较高的负载和温度，水冷技术可以有效延长电机的使用寿命。
六、总结水冷电机的内部结构包括散热系统和电机部件。
散热系统由水冷器、水泵和水管组成，通过循环水来散热。
电机部件包括转子、定子、轴承等，各部件相互配合，实现电机的正常工作。
基于SolidWorks的电机控制器水冷散热器热分析
耗。
IGBT导通损耗的计算公式如下。
（1）设计要求，电机控制器所要求的峰值输考虑到电流要增加一点裕度，故设定I CP=500CE(sat)=1.5 V。
由于占空比不断在变化，取经验值=600 W。
（2）开关损耗。
开关损耗是指由IGBT在控制极收到控制信号时，对电路进行开关操作所产生的能量损耗。
由于每一次开关操作都会产生损耗，所以随着IGBT开关的频率提高，开关损耗会越来越大。
得到开关损耗最精确的方法是测量在开关过程中图1 IGBT导通电流与压降关系曲线=500 A，从上图可得：E (on)=42 mJ，E (off =15 kHz，P sw_I=1 755 W。
1.2 续流二极管导通损耗和开关损耗（1）导通损耗。
二极管的导通损耗与IGBT类似，计算公式如下。
F(sat)×I cp ×D F (4)为续流二极管压降，D F 为二极管占空比因子，极管导通损耗。
FF900R12IE4型号的续流二极管压降与电流关系如图3所示。
图2 IGBT开通和关断损耗与电流关系曲线图4 续流二极管反向恢复损耗与电流关系图3 续流二极管压降与电流关系曲线由图可得E rec =58 mJ。
故P sw_F=870 W。
1.3 IGBT控制单元总损耗IGBT控制单元的总损耗为IGBT芯片和续流二极管的导通损耗与开关损耗之和，故总损耗P t 可由下公式（6）求得。
+P sw_I+P sat_F +P sw_F (6）估算出的总损耗P t =3 365 W。
2 散热器的设计1 散热器材料的选择散热器材料的选择要从多方面来考虑，不仅要有良好的机械强度和加工工艺性，还应具有抗腐蚀性与优良的热传导性，更要考虑表2 平直肋片尺寸参考值散热功率与基板厚度之间的计算公式如下[4]。
t =7×log P 总-6 （7）其中t 为基板的厚度，单位为mm；P 总为IGBT控制单元的热损耗，单位为kW。
计算可得基板的厚度为18.6 mm，这里计算的基板厚度还包括了IGBT控制单元中PCB板与其焊层，以及铝基板的图5 平直肋片式意图图6 肋片的尺寸符号参数值T/mm 2～44～66～88～10≥10t/mm 1.0 1.5 2.0 2.0 2.5h/mm≥6≥8≥8≥10≥10图7 散热器模型图8 散热器流动示意图3 散热器热仿真分析本文选用SolidWorks中的Flow Simulation模块流体分析工具进图9 模型设置3.3 网格的划分在Flow Simulation中，网格的划分有2种形式，分别为自动的网格划分和手工的网格划分。
电动汽车驱动电机水冷系统的设计及其温度场分析
轻工机械
Ｌｉ ｇｈ ｔＩ ｎｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｍａ ｃ ｈｉ ｎｅ ｒ ｙ
Ｖｏ １ ． ３１ Ｎｏ ． ５ Ｏｃ ｔ ． ２ ０１ ３
［ 研究 ・ 设计 ］
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ ・ ２ ８ ９ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ ０ ６
和传热学基本理论 ， 采 用有 限体积元数值 计算的方法对水冷结构进行 了 ３ Ｄ流场和 温度场分 析 ， 描 述 了水冷 电机 内部流
体的流动特性和流体 的温升特性。在此基础上 ， 建 立 了 电机 的 ３ Ｄ稳 态温 度 场 模 型 ， 进 行 了温 度 场 求 解 ， 对 永磁 水冷 电机
内部 的 传 热 特 性 进 行 了 分析 ； 研 究 了 水 冷 结 构 的 变化 对 电机 温 度 场 的 影 响 。 最后 建 立 了水 冷 系统 实验 平 台 ， 验 证 了分 析
的正确性。
关
键
词： 永磁 水冷 电机 ； 水冷结构 ； 数值计 算 ； 流场 ； 温度场
文 献 标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ５ － ２ ８ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ 类号 ： Ｕ ４ ６ ９ ． ７ ２
Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｃｏ ｏ ｌ ｉ ｎｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ Ｔｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｖｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ Ｄｒ ｉ ｖ ｉ ｎｇ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ
ＨＥ Ｗｅ ｉ ｃ ｈ ａ ｏ， ＷＵ Ｊ ｉ ａ ｎ ｈ ｕ ａ
发电机试验中的冷却系统性能与热稳定性分析
发电机试验中的冷却系统性能与热稳定性分析随着电力需求的不断增长，发电机的性能和热稳定性变得越来越重要。
在发电机的运行过程中，冷却系统起着至关重要的作用，它能够有效地冷却发电机内部的各个部件，确保其正常运行。
本文将对发电机试验中的冷却系统性能与热稳定性进行详细分析。
一、冷却系统的作用与原理冷却系统是发电机中的重要组成部分，其主要作用是把发电机内部吸收的热量有效地散发出去，防止发电机内部过热而损坏。
冷却系统通常包括水冷和风冷两种方式，其中水冷是应用更广泛的一种方式。
水冷系统通过循环水流的方式，将热量带走，并通过散热器将热量散发到周围环境中。
风冷系统则是通过风扇的吹风作用，将热量带走。
二、冷却系统的性能指标在进行发电机试验时，冷却系统的性能对于发电机的正常运行非常重要。
以下是冷却系统的几个重要性能指标。
1. 散热效率散热效率是衡量冷却系统性能的重要指标之一。
散热效率越高，说明冷却系统的散热能力越强，能够更有效地将热量带走。
散热效率的计算公式为：散热效率=（散热量/输入热量）×100%其中，散热量是指冷却系统通过散热器散发出去的热量，输入热量是指发电机内部吸收的热量。
2. 流体流量流体流量是冷却系统性能的另一个重要指标。
流体流量越大，说明系统能够更快速地将热量带走，提高散热效率。
流体流量的计算公式为：流体流量=流体速度×截面积其中，流体速度是指流体在流通管道中的速度，截面积是指流体通道的横截面积。
3. 温升温升是指冷却系统工作过程中产生的温度差。
温升越大，说明冷却系统在发电机试验中承受的热量越大，需要更高的散热能力。
温升的计算公式为：温升=出口温度-入口温度其中，出口温度是指冷却系统散热器的出口温度，入口温度是指冷却系统散热器的入口温度。
三、冷却系统的热稳定性分析热稳定性是指冷却系统在长时间工作过程中能否保持稳定的散热能力。
在发电机试验中，由于长时间高负荷运行，冷却系统必须具备良好的热稳定性。
水冷机组工程量计算公式
水冷机组工程量计算公式在水冷机组工程中，工程量的计算是非常重要的一环，它直接影响到工程的预算和进度安排。
而水冷机组的工程量计算又是一个比较复杂的过程，需要考虑到很多因素。
在本文中，我们将介绍水冷机组工程量计算的公式和相关内容。
一、水冷机组工程量计算公式。
1. 冷却水系统的工程量计算公式。
冷却水系统的工程量计算公式一般可以按照以下步骤进行：1）计算冷却水系统的总长度，包括管道、支架等。
2）计算冷却水系统的总体积，包括水箱、管道、冷却设备等。
3）计算冷却水系统的总重量，包括水箱、管道、支架等。
冷却水系统的工程量计算公式可以表示为：总长度 = Σ(管道长度 + 支架长度)。
总体积 = Σ(水箱体积 + 管道体积 + 冷却设备体积)。
总重量 = Σ(水箱重量 + 管道重量 + 支架重量)。
2. 冷却设备的工程量计算公式。
冷却设备的工程量计算公式一般可以按照以下步骤进行：1）计算冷却设备的总功率，包括主机、辅助设备等。
2）计算冷却设备的总面积，包括散热片、散热风扇等。
3）计算冷却设备的总重量，包括主机、辅助设备等。
冷却设备的工程量计算公式可以表示为：总功率 = Σ(主机功率 + 辅助设备功率)。
总面积 = Σ(散热片面积 + 散热风扇面积)。
总重量 = Σ(主机重量 + 辅助设备重量)。
3. 水泵系统的工程量计算公式。
水泵系统的工程量计算公式一般可以按照以下步骤进行：1）计算水泵系统的总流量，包括主泵、辅助泵等。
2）计算水泵系统的总扬程，包括主泵、辅助泵等。
3）计算水泵系统的总功率，包括主泵、辅助泵等。
水泵系统的工程量计算公式可以表示为：总流量 = Σ(主泵流量 + 辅助泵流量)。
总扬程 = Σ(主泵扬程 + 辅助泵扬程)。
总功率 = Σ(主泵功率 + 辅助泵功率)。
二、水冷机组工程量计算的注意事项。
在进行水冷机组工程量计算时，需要注意以下几点：1. 数据准确性。
在进行工程量计算时，需要确保所使用的数据准确无误。
电动车电机冷却水道计算
螺旋形电机水冷系统设计庞瑞上海联孚新能源科技集团有限公司摘要：本文从传热基本理论出发，针对表面冷却中小型电机体积小，功率大，能量密度高的特点，给出了电机水冷螺旋型结构的详细计算过程，为电机冷却设计提供参考方案。
关键词：水冷，散热，螺旋型1.引言现代工业的发展对电机性能要求越来越高。
电机热损耗问题制约着大容量电机设计发展。
根据冷却介质是否通过电机内部，电机冷却方式分为内部冷却和表面冷却[1]。
中小型电机由于体积的限制，常采用表面冷却的方式。
按冷却介质的不同，可以把电机分为分为空气冷却和液体（水或油）冷却。
空气冷却，运行成本低，摩擦损耗大，散热效率低，常用在能量密度低，发热较低的电机结构中。
水冷电机，运行成本高，摩擦损耗小，散热效率高，常用在能量密度高，发热量大的电机结构中。
水冷技术应用于电机散热具有很好的冷却效果。
电机水冷结构设计的核心任务是电机散热计算，使得电机损耗生热与冷却介质带走的热量达到平衡，从而控制电机温升再允许范围内。
此外，冷却介质流速是散热能力重要影响因素之一。
冷却介质的流速与压头及流经管道阻力有关。
压头由水循环系统的泵产生。
流经管道阻力取决于冷却结构的具体形式。
螺旋型结构是指水槽在壳体中成螺旋型分布以往的设计过程[2]是首先设计好水槽的机构尺寸，设定入水口温度、水槽温度、水流速度等参数，计算出水口温度，进而校核冷却系统的散热情况。
这种方法，把设计的散热方案的散热功率作为计算结果，与实际需求的散热功率对比。
设计方案的散热能力高于实际需要的散热能力，则视为方案可行；反之，方案失败。
修改预先设计的水槽尺寸并重新计算直到满足散热条件。
散热能力在设计之初是未知的，计算之后才能知道其散热能力。
本文采用另一种方法，对散热结构进行设计。
2.水冷计算2.1结构设计电机的基本结构尺寸如图1所示，水套外径200mm，水套截面尺寸为宽24mm，高4mm，图11.转子2.定子3.外壳4.水套电机的功率为7.5KW。
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螺旋形电机水冷系统设计与散热计算
孙利云
四川建筑职业技术学院四川德阳 618000
摘要：本文从传热基本理论出发，针对表面冷却中小型电机体积小，功率大，能量密度高的特点，给出了电机水冷螺旋型结构的详细计算过程，为电机冷却设计提供参考方案。
关键词：水冷，散热，螺旋型
1.引言
现代工业的发展对电机性能要求越来越高。
电机热损耗问题制约着大容量电机设计发展。
根据冷却介质是否通过电机内部，电机冷却方式分为内部冷却和表面冷却[1]。
中小型电机由于体积的限制，常采用表面冷却的方式。
按冷却介质的不同，可以把电机分为分为空气冷却和液体（水或油）冷却。
空气冷却，运行成本低，摩擦损耗大，散热效率低，常用在能量密度低，发热较低的电机结构中。
水冷电机，运行成本高，摩擦损耗小，散热效率高，常用在能量密度高，发热量大的电机结构中。
水冷技术应用于电机散热具有很好的冷却效果。
电机水冷结构设计的核心任务是电机散热计算，使得电机损耗生热与冷却介质带走的热量达到平衡，从而控制电机温升再允许范围内。
此外，冷却介质流速是散热能力重要影响因素之一。
冷却介质的流速与压头及流经管道阻力有关。
压头由水循环系统的泵产生。
流经管道阻力取决于冷却结构的具体形式。
螺旋型结构是指水槽在壳体中成螺旋型分布以往的设计过程[2]是首先设计好水槽的机构尺寸，设定入水口温度、水槽温度、水流速度等参数，计算出水口温度，进而校核冷却系统的散热情况。
这种方法，把设计的散热方案的散热功率作为计算结果，与实际需求的散热功率对比。
设计方案的散热能力高于实际需要的散热能力，则视为方案可行；反之，方案失败。
修改预先设计的水槽尺寸并重新计算直到满足散热条件。
散热能力在设计之初是未知的，计算之后才能知道其散热能力。
本文采用另一种方法，对散热结构进行设计。
2.水冷计算
2.1结构设计
电机的基本结构尺寸如图1所示，水套外径200mm，水套截面尺寸为宽24mm，高4mm
，
图1
1.转子
2.定子
3.外壳
4.水套
电机的功率为7.5KW。
经过电磁计算，电机总的损耗为
KW
P137
.1
=
损
（1）设所有损耗都转化为热能，在电机稳定运行过程中，热能被水带走。
因此实际需要的散热功率为
KW
P
P137
.1
=
=
损
散
（2）冷却水相关参数见表1，
表1 水的相关物理参数
名称单位符号数值
流量
min
L
Q10
进口温 ℃ in t 30 出口温 ℃ out
t
35 避温 ℃
w t
40 导热系数 k
m W ⋅
λ
0.620663
运动粘度
s
m
2
ν
7
10
125.8-⨯
动力粘度 ()
s m kg
⋅
f
μ
0.00081
动力粘度
()
s m kg
⋅
w μ
0.00049
普朗特数 r P
5.52167
（1）当量直径
()
m b a b a U
A D e 00833.0244=+⨯⨯=
=
（3）
式中：a 、b 分别为水槽的宽和高，A 为水槽截面积，U 为水槽湿润周长。
（2）雷诺数 平均温度
℃5.322
=+=
out
in f t t t
（4）
平均温升
℃5.7=-=∆f w t t t
（5）
流速
s m A
Q w /389.1==
（6）
雷诺数
2.13675==
ν
e
e wD R （7）
由此可以判断，水系统流态为湍流。
（3）水流吸收的热量
()in
out p t t m C -=Φ （8）
式中，m 为单位实际内流过水槽截面
的质量。
（4）冷却水从水套壁吸收热量
t
L D e ∆=Φπα （9）
α为对流换热系数，L 为螺旋水槽伸直后的长度。
（5）怒谢尔特数[3]
r m
r e f
e u P R D N ελα8.0023.0==
（10）
上式适用范围如下：
①壁面与水流间温差小于20℃~30℃，
②410>e R
③1207.0<<r P ， ④
60
≥e
D L ；
式中：r ε为考虑螺旋管道的修正系数，表达式如下：
3
3.101⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛+=o e r
R D ε （11） 式中：0R 为螺旋管的曲率半径。
（6）水套长度计算
由式（8）~（11）联立求解得水槽长度
m L 578.2= （12）
螺旋槽圈数
19
.410
190578
.23
≈⨯⨯=
-πn （13）
取螺旋槽圈数为5 则水槽段长度为，
()mm
L s 1651015255=⨯-+⨯=（14）
结论
本文从散热能力出发，选择进水口温度，出水口温度，水槽截面尺寸，利用传热学对流换热原理，设计了中小型电机表面冷却系统。
参考文献
[1] 陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社.2005；
[2] 吴桂珍等.高能量密度水冷电机冷却系统设计与热力计算.防爆电机.2008.3；
[3] 杨世铭、陶文铨.传热学[M].高等教育出版社,2006。