摘要：电刷和滑环系统是风力发电机励磁系统的重要组成部分，但运行中时常出现过热现象，危害发电机安全运行，准确的热分析是电刷滑环系统结构优化、防止过热的前提。该文基于热电耦合方法对电刷滑环系统进行三维温度场分析。根据电刷滑环系统的运行特性，建立了同时考虑旋转摩擦生热、励磁电流生热和系统对流散热的热电耦合三维模型。在给出基本假设和边界条件的基础上，采用有限元法对三维热电场控制方程进行耦合计算，分析了电刷滑环系统的传热性能及各部件的温升分布，同时给出系统的电流密度矢量分布。然后，根据热电类比法，从“路”的角度建立了热分析模型，提出了运用基于复频域的拉普拉斯变换法求解热路方程组，并与仿真值进行对比分析，验证了热路法分析电刷滑环系统温度场的准确性和可行性。最后，给出相关结论，对电刷滑环系统结构优化和安全运行具有指导意义。

关键词：风力发电机 电刷 滑环 温度场 有限元分析 

单位：可再生能源发电技术教育部工程研究中心(河海大学) 江苏省南京市210098