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电动车用电机损耗及温度分析

徐长明  
【摘要】:电机通过交变的电磁场实现电能——机械能的相互转化,在能量转化过程中交变的磁场同样会产生电磁损耗,而电磁损耗又是电机温度场主要热源。准确的分析电机温度分布,有效地降低电机损耗,对优化电机设计,提高工作稳定性,延长电机使用寿命有着重要的工程意义。 本文首先对电机损耗进行了研究。通过分析电机内交变磁场的变化阐述电磁损耗产生机理。利用电磁分析软件建立了鼠笼式三相异步电机二维有限元模型,分析电机磁力线、磁通密度不同时刻的分布情况,绕组电流随时间的变化波形。根据电机内磁场及电流不同时刻的状态研究了电机内电磁损耗的分布曲线变化。 然后,依据传热学、流体力学基础理论,运用有限元法对电机温度场进行分析。根据三相鼠笼异步电机结构对称特点简化电机温度场计算模型,计算分析计算域边界条件,将电磁损耗转化为热载荷,通过有限元分析软件workbench对电机稳态温度场分析,得出电机三维计算域温度分布云图。分析得出稳态时定子绕组是电机最大热源,所以其温度最高。电机铁心径向温度梯度小于轴向温度梯度,尤其转子铁心更明显,其径向几乎没有温度梯度。通过分析电机内热通量矢量图,观察电机热量传递方向。定子铁心及绕组产生的热量主要通过机壳与周围发生热交换,转子铁心和转轴产生过的热量首先通过轴向传导到端部,然后通过端部表面散发到机体外。 最后通过与样机对比分析,温度仿真分析结果接近样机实际运转时的温度分布。


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