摘要：旋轉電磁致熱器是從電機損耗與溫升的逆問題出發，將通常意義上的損耗轉化為可利用熱能的裝置。文章介紹了旋轉電磁致熱器的結構及工作原理，根據其結構建立了7節點的集中參數熱網絡模型，給出了熱網絡模型中關鍵熱阻參數的計算方法，并建立了其等效的集中參數熱網絡方程。針對一臺實際樣機，計算了其熱阻參數及穩態運行時致熱器的內部溫升，而相應的實驗驗證了其有效性。

關鍵詞：旋轉磁場；致熱器；集中參數；熱網絡

中圖分類號：tm359. 9    文獻標志碼：a    文章編號：1001-6848(2010)03-0001-04

    以機電能量轉換為目的的旋轉電機的電磁設計，需要抑制和減小損耗，以求獲得好的發電或電動功能。而電機損耗與溫升的逆問題，提供了研究與開發新型旋轉電磁加熱裝置的思路，即將原動機的電能、機械能、磁場儲能和熱能構成新的旋轉電機機電系統，使該系統不輸出機械能或電能，而是利用電磁理論和旋轉電機中損耗與溫升的概念，將輸入的能量（電能、機械能、風能、水能和其它能量等）完全、充分、有效地轉換為熱能，即將輸入的能量全部作為“損耗”轉化為有效熱能輸出。本文研鉍的旋轉電磁致熱器就是將這種損耗的能量轉化為可利用熱能的裝置。該新型旋轉電磁加熱裝置，既具有逆問題的研究價值，又拓寬了傳統旋轉電機的功能和應用，這無疑在電機領域具有重要的理論價值和實際應用意義。

  旋轉電磁致熱器熱系統的優化設計是研發該新型加熱裝置的核心問題。本文擬就旋轉電磁致熱器熱網絡模型及其溫升計算展開研究工作，分析穩態運行時致熱器的內部溫升及溫度分布，該工作將為致熱器熱系統設計及可靠性校驗提供重要依據。

  旋轉電磁致熱器定子部件由定子鐵心、導電銅管、導條、短路環和外被等組成。在塊狀定子鐵心上開有軸向通孔，孔中放置若干導電管和導條，在定子鐵心左右兩端用短路環將導電管鄱導條焊接短路，形成籠形導電回路。定子鐵心與外被封閉形成外水路，定子鐵心軸向左右兩端用密封罩封閉，形成內水路。內、外水路中充滿水媒質。定子部件外部設置保溫層，保溫層外層由，二罩屏蔽。轉子部件由軸、致熱器轉子鐵心、若永磁體和軸承組成。致熱器轉子鐵心上軸向產生若干稽內裝有切向充磁永磁體，在轉子鐵心  給出了閉口槽致熱器徑向截面圖及軸向截面圖。表面形成n、s交替分布的磁極。

    根據其結構可以建立7節點的等效的集中參數1一端蓋；2-入水口；3定子鐵心；4-磁鋼；5保溫層； 6-出水口；7外罩；8一軸承；9-外被；10導條；11 -銅管；12轉子鐵心；l3-軸

 

    當動力輸入系統帶動電磁致熱器轉子部件旋轉時，旋轉永磁磁場通過氣隙與定子部件交鏈，在定子實心鐵心中產生渦流損耗與磁滯損耗，籠形導電回路中也將產生感應電勢生成的二次短路電流的電阻損耗，這些損耗產生的熱成為電磁致熱器的主要熱源；此外還包括定子和轉子開槽gl起的氣隙磁導諧波磁場在對方鐵心表面產生的表面損耗和脈動損耗及定、轉子電流產生的漏磁場（包括諧波磁場）在定、轉子繞組和鐵心中引起的損耗以及包括通風損耗、軸承摩擦損耗等機械損耗，上述損耗皆變為熱能。由于所有熱源都在保溫層之內，理論上可認為外部動力輸入的能量均有效轉換為熱能：

    旋轉電磁致熱器溫升的計算方法與傳統電機溫度計算方法類似。電機溫升的計算方法一般主要有：簡化公式法、等效熱網絡法及數值計算方法等。其中等效熱網絡法的精度依賴于熱網絡模型節點數，一般來說精度低于數值分析方法，而高于簡化公式法。但由于等效熱網絡法計算簡單，工作量小利于參數化分析及溫度敏感性分析，因此在計算電機溫升中仍有比較廣泛的應用。本文將采用集中參數的熱網絡模型對致熱器的穩態溫升進行計算。集中