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论文题目：简谈电机电动车用电机损耗及温度
论文摘要：电机通过交变的电磁场实现电能——机械能的相互转化，在能量转化历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，提升工作稳定性，延长电机利用寿命存在重要的工程作用。 论文关键词：电动汽车 鼠笼电机 电磁场 电机损耗 温度场
摘要4-5
Abstract5-8
1 绪论8-13
1.1 课题探讨的背景和作用8
1.2 电机损耗计算分析与近况8-11
1.3 电机温升计算分析与近况11-12
1.4 本主要探讨内容12-13
2 电机磁场基础论述13-22
2.1 麦克斯韦方程13-14
2.2 电磁场中的边界条件14-15
2.2.1 初始边界条件14
2.2.2 求解边界条件14-15
2.2.3 媒质分界面磁场边界条件15
2.3 电机铁心电磁场及铁心涡流损耗15-20
2.4 磁滞损耗产生机理20-21
2.5 本章小结21-22
3 电机损耗分析及计算22-36
3.1 样机概述22-26
3.1.1 鼠笼式异步电机结构22-24
3.1.2 三相交流异步电机工作原理24-25
3.1.3 电机机械特性25-26
3.2 电机损耗数值计算26-28
3.3 电机电磁损耗有限元仿真分析28-34
3.3.1 电机物理模型29-31
3.3.2 仿真结果分析31-34
3.4 本章小结34-36
4 电机流场和温度场分析基础36-44
4.1 流体力学论述36-37
4.1.1 流体的基本特点极为流动型态36
4.1.2 流体力学的制约方程36-37
4.2 传热学论述37-43
4.2.1 传热模式37-40
4.2.2 热传导定律和方程40-43
4.2.3 导热微分方程式的边界条件43
4.3 本章小结43-44
5 电机温度场有限元分析44-57
5.1 有限元分析及软件简介44-46
5.1.1 有限元分析简介44
5.1.2 ANSYS12.0 Workbench 特征44-46
5.2 导热系数的确定46-50
5.2.1 电机材料导热系数46-47
5.2.2 电机铁心导热系数47-48
5.2.3 定子绕组等效导热系数48-49
5.2.4 气隙等效导热系数49-50
5.3 电机表面散热系数的确定50-51
5.4 基于 workbench 的电机温度场仿真51-56
5.4.1 简化物理模型51-52
5.4.2 边界条件52
5.4.3 电机温度场热源52
5.4.4 仿真结果分析52-56
5.5 本章小结56-57
6 总结57-58
参考文献58-60
攻读硕士期间发表学术状况60-61
致谢61
总结
本首先对电机损耗进行了探讨。通过分析电机内交变磁场的变化阐述电磁损耗产生机理。使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状况，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探讨了电机内电磁损耗的分布曲线变化。然后，依据传热学、流体力学基础论述，应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征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，所从其温度最高。电机铁心径向温度梯度小于轴向温度梯度，尤其转子铁心更显著，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。最后通过与样机比较分析，温度仿真分析结果接近样机实际运行时的温度分布。