摘要：旋转电磁致热器是从电机损耗与温升的逆问题出发，将通常意义上的损耗转化为可利用热能的装置。文章介绍了旋转电磁致热器的结构及工作原理，根据其结构建立了7节点的集中参数热网络模型，给出了热网络模型中关键热阻参数的计算方法，并建立了其等效的集中参数热网络方程。针对一台实际样机，计算了其热阻参数及稳态运行时致热器的内部温升，而相应的实验验证了其有效性。

关键词：旋转磁场；致热器；集中参数；热网络

中图分类号：tm359. 9    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)03-0001-04

    以机电能量转换为目的的旋转电机的电磁设计，需要抑制和减小损耗，以求获得好的发电或电动功能。而电机损耗与温升的逆问题，提供了研究与开发新型旋转电磁加热装置的思路，即将原动机的电能、机械能、磁场储能和热能构成新的旋转电机机电系统，使该系统不输出机械能或电能，而是利用电磁理论和旋转电机中损耗与温升的概念，将输入的能量（电能、机械能、风能、水能和其它能量等）完全、充分、有效地转换为热能，即将输入的能量全部作为“损耗”转化为有效热能输出。本文研铋的旋转电磁致热器就是将这种损耗的能量转化为可利用热能的装置。该新型旋转电磁加热装置，既具有逆问题的研究价值，又拓宽了传统旋转电机的功能和应用，这无疑在电机领域具有重要的理论价值和实际应用意义。

  旋转电磁致热器热系统的优化设计是研发该新型加热装置的核心问题。本文拟就旋转电磁致热器热网络模型及其温升计算展开研究工作，分析稳态运行时致热器的内部温升及温度分布，该工作将为致热器热系统设计及可靠性校验提供重要依据。

  旋转电磁致热器定子部件由定子铁心、导电铜管、导条、短路环和外被等组成。在块状定子铁心上开有轴向通孔，孔中放置若干导电管和导条，在定子铁心左右两端用短路环将导电管鄱导条焊接短路，形成笼形导电回路。定子铁心与外被封闭形成外水路，定子铁心轴向左右两端用密封罩封闭，形成内水路。内、外水路中充满水媒质。定子部件外部设置保温层，保温层外层由，二罩屏蔽。转子部件由轴、致热器转子铁心、若永磁体和轴承组成。致热器转子铁心上轴向产生若干稽内装有切向充磁永磁体，在转子铁心  给出了闭口槽致热器径向截面图及轴向截面图。表面形成n、s交替分布的磁极。

    根据其结构可以建立7节点的等效的集中参数1一端盖；2-入水口；3定子铁心；4-磁钢；5保温层； 6-出水口；7外罩；8一轴承；9-外被；10导条；11 -铜管；12转子铁心；l3-轴

 

    当动力输入系统带动电磁致热器转子部件旋转时，旋转永磁磁场通过气隙与定子部件交链，在定子实心铁心中产生涡流损耗与磁滞损耗，笼形导电回路中也将产生感应电势生成的二次短路电流的电阻损耗，这些损耗产生的热成为电磁致热器的主要热源；此外还包括定子和转子开槽gl起的气隙磁导谐波磁场在对方铁心表面产生的表面损耗和脉动损耗及定、转子电流产生的漏磁场（包括谐波磁场）在定、转子绕组和铁心中引起的损耗以及包括通风损耗、轴承摩擦损耗等机械损耗，上述损耗皆变为热能。由于所有热源都在保温层之内，理论上可认为外部动力输入的能量均有效转换为热能：

    旋转电磁致热器温升的计算方法与传统电机温度计算方法类似。电机温升的计算方法一般主要有：简化公式法、等效热网络法及数值计算方法等。其中等效热网络法的精度依赖于热网络模型节点数，一般来说精度低于数值分析方法，而高于简化公式法。但由于等效热网络法计算简单，工作量小利于参数化分析及温度敏感性分析，因此在计算电机温升中仍有比较广泛的应用。本文将采用集中参数的热网络模型对致热器的稳态温升进行计算。集中