随着水轮发电机单机容量的不断增大，单位体积的损耗也同步增长。采用传统的空气冷却方式已不能满足电机散热的要求，因而，三峡等超大型水轮发电机采用定子水内冷方式，以提高电机的散热能力和极限容量。
目前，尽管国内外在电机温度场计算方面已做了许多，但就大型水轮发电机水内冷定子三维温度场计算而言，还缺少先进实用的计算方法，不能适应三峡等超大型水轮发电机的设计及制造需要。在有限元计算工作中，建立几何模型等前处理工作往往花费很多的时间和精力，特别是象电机这样复杂的装配体，利用常规的建模方法是很困难的。随着计算机及软件技术的高速发展，利用三维CAD软件，比较轻松地建立复杂模型已经成为现实。
本文利用三维CAD与有限元分析软件相结合的方法，计算水内冷定子绕组及铁心的三维温度分布。
传热学经典理论回顾按付立叶热传导定律，物体内单位时间内通过单2000 .№3大电机技术位面积所传递的热量与物体内的温度梯度成正比，即式中q---单位时间内沿法向通过导热面积的热流量，即热流密度向量λ---导热系数，W/m℃（材料特性，与T有关应写为k，非线性当物体为均匀导热体时，是常数）T---物体温度，℃。负号表示沿该梯度方向温度是下降的。
根据热力学能量守恒定律，在一定时间内，一体积元内所产生的热量，应等于同一时间内从这一体积元表面传导出去的热量与留在体积元内的热量之和。根据前两条定律，应用微分分析法，即可得到有内部热源时具有各向异性介质的固体热传导方程式中q---内部热源密度，W/m在直角坐标下，该方程可写为对于稳态问题，温度不随时间变化，在物体内部所有点上，上述方程都必须成立，而在物体表面上必须满足下列边界条件：第一类边界条件（温度边界条件）的环境温度是已知的。
第二类边界条件（热流边界条件）在边界上热传导为定值q（向外），即沿该边界的法向温度梯度为给定值。当q =0时，也就是此面上没有热传导，称为绝热边界条件上的边界热流输入---垂直于物体表面的热传导率。
第三类边界条件（热交换边界条件）边界S上从物体内部传到边界上的热流量，应等于通过该边界散到周围介质中的热流量。周围介质温度。将各类边界条件代入方程，最终获得一个线性方程组，解此方程组即可得到各个节点的温度值。基本假设a.考虑定子绕组铜耗时，认为涡流效应对每根股线的影响相同，即取其平均值b .把槽楔及导线外的绝缘认为是同一种物质c.端部绕组在鼻端啮合处认为没有热交换，可做绝热面处理d .端部只考虑绕组部分。
几何模型和计算区域利用三维CAD软件---SOLIDWORKS ，制作刘家峡和三峡水轮发电机水内冷定子模型。考虑到结构的对称性，取一个齿距进行分析计算，因线圈水冷时温度沿轴向变化，轴向取包括上下端部线圈在内的整个区域（a）刘家峡（b）三峡水轮发电机水内冷定子温度场的分析方法2000.№3 5边界条件及热源。传热系数在计算区域内，存在绕组铜线、绝缘和铁心叠片等物质。其中，铁心叠片是热的各向异性媒质，其轴向传热系数比径向传热系数小得多。其他为热的各向同性媒质。
表面散热系数定子铁心、通风沟、气隙和端部绕组绝缘表面的散热系数，采用试验结合经验公式的方法确定，而水内冷空心导线内表面的散热系数，根据雷诺数等计算得到。热源计算区域内存在以下损耗：定子绕组铜损耗及附加损耗。定子齿和轭铁损耗。定子齿附加损耗。
分析步骤
a.利用三维CAD软件---SOLIDWORKS制作几何模型。
b.把在SOLIDWORKS中所做的三维模型，存成parasolid格式，通过有关接口直接输入到有限元分析软件中。
c.在有限元分析软件中将模型中所有相交面分别粘成一个面。
d.进入前处理，定义单元类型，材料特性并划分网格。
e.施加载荷及边界条件，选择求解器并求解。
f.进入后处理，给出彩色云图或节点温度。
网格划分由于自由网格对于单元形状没有限制，而映射网格只包含六面体单元，因此，定子直线段采用六面体二十节点单元映射网格，端部采用四面体十节点单元自由网格，六面体与四面体之间采用棱锥单元过渡。
计算结果与实测对比利用上述方法计算了刘家峡和三峡水内冷定子三维温度场，三维温度分布温度场计算的结果与实测结果的比较。定子线圈最高定子铁心最高2000 .№3大电机技术推力轴承油膜厚度测试技术的发展。
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