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論文題目：簡談電機電動車用電機損耗及溫度
論文摘要：電機通過交變的電磁場實現(xiàn)電能——機械能的相互轉(zhuǎn)化，在能量轉(zhuǎn)化歷程中交變的磁場同樣會產(chǎn)生電磁損耗，而電磁損耗又是電機溫度場主要熱源。準確的分析電機溫度分布，有效地降低電機損耗，對優(yōu)化電機設(shè)計，提升工作穩(wěn)定性，延長電機利用壽命存在重要的工程作用�！ ≌撐年P(guān)鍵詞：電動汽車 鼠籠電機 電磁場 電機損耗 溫度場
摘要4-5
Abstract5-8
1 緒論8-13
1.1 課題探討的背景和作用8
1.2 電機損耗計算分析與近況8-11
1.3 電機溫升計算分析與近況11-12
1.4 本主要探討內(nèi)容12-13
2 電機磁場基礎(chǔ)論述13-22
2.1 麥克斯韋方程13-14
2.2 電磁場中的邊界條件14-15
2.2.1 初始邊界條件14
2.2.2 求解邊界條件14-15
2.2.3 媒質(zhì)分界面磁場邊界條件15
2.3 電機鐵心電磁場及鐵心渦流損耗15-20
2.4 磁滯損耗產(chǎn)生機理20-21
2.5 本章小結(jié)21-22
3 電機損耗分析及計算22-36
3.1 樣機概述22-26
3.1.1 鼠籠式異步電機結(jié)構(gòu)22-24
3.1.2 三相交流異步電機工作原理24-25
3.1.3 電機機械特性25-26
3.2 電機損耗數(shù)值計算26-28
3.3 電機電磁損耗有限元仿真分析28-34
3.3.1 電機物理模型29-31
3.3.2 仿真結(jié)果分析31-34
3.4 本章小結(jié)34-36
4 電機流場和溫度場分析基礎(chǔ)36-44
4.1 流體力學論述36-37
4.1.1 流體的基本特點極為流動型態(tài)36
4.1.2 流體力學的制約方程36-37
4.2 傳熱學論述37-43
4.2.1 傳熱模式37-40
4.2.2 熱傳導定律和方程40-43
4.2.3 導熱微分方程式的邊界條件43
4.3 本章小結(jié)43-44
5 電機溫度場有限元分析44-57
5.1 有限元分析及軟件簡介44-46
5.1.1 有限元分析簡介44
5.1.2 ANSYS12.0 Workbench 特征44-46
5.2 導熱系數(shù)的確定46-50
5.2.1 電機材料導熱系數(shù)46-47
5.2.2 電機鐵心導熱系數(shù)47-48
5.2.3 定子繞組等效導熱系數(shù)48-49
5.2.4 氣隙等效導熱系數(shù)49-50
5.3 電機表面散熱系數(shù)的確定50-51
5.4 基于 workbench 的電機溫度場仿真51-56
5.4.1 簡化物理模型51-52
5.4.2 邊界條件52
5.4.3 電機溫度場熱源52
5.4.4 仿真結(jié)果分析52-56
5.5 本章小結(jié)56-57
6 總結(jié)57-58
參考文獻58-60
攻讀碩士期間發(fā)表學術(shù)狀況60-61
致謝61
總結(jié)
本首先對電機損耗進行了探討。通過分析電機內(nèi)交變磁場的變化闡述電磁損耗產(chǎn)生機理。使用電磁分析軟件建立了鼠籠式三相異步電機二維有限元模型，分析電機磁力線、磁通密度不同時刻的分布狀況，繞組電流隨時間的變化波形。根據(jù)電機內(nèi)磁場及電流不同時刻的狀態(tài)探討了電機內(nèi)電磁損耗的分布曲線變化。然后，依據(jù)傳熱學、流體力學基礎(chǔ)論述，應(yīng)用有限元法對電機溫度場進行分析。根據(jù)三相鼠籠異步電機結(jié)構(gòu)對稱特征簡化電機溫度場計算模型，計算分析計算域邊界條件，將電磁損耗轉(zhuǎn)化為熱載荷，通過有限元分析軟件workbench對電機穩(wěn)態(tài)溫度場分析，得出電機三維計算域溫度分布云圖。分析得出穩(wěn)態(tài)時定子繞組是電機最大熱源，所從其溫度最高。電機鐵心徑向溫度梯度小于軸向溫度梯度，尤其轉(zhuǎn)子鐵心更顯著，其徑向幾乎沒有溫度梯度。通過分析電機內(nèi)熱通量矢量圖，觀察電機熱量傳遞方向。定子鐵心及繞組產(chǎn)生的熱量主要通過機殼與周圍發(fā)生熱交換，轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生過的熱量首先通過軸向傳導到端部，然后通過端部表面散發(fā)到機體外。最后通過與樣機比較分析，溫度仿真分析結(jié)果接近樣機實際運行時的溫度分布。