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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電能——機械能的相互轉化，在能量轉化歷程中交變的磁場同樣會產生電磁損耗，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佈，有效地降低電機損耗，對優化電機設計，提升工作穩定性，延長電機利用壽命存在重要的工程作用。 論文關鍵詞：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 本主要探討內容12-13
2 電機磁場基礎論述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 媒質分介面磁場邊界條件15
2.3 電機鐵心電磁場及鐵心渦流損耗15-20
2.4 磁滯損耗產生機理20-21
2.5 本章小結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 鼠籠式非同步電機結構22-24
3.1.2 三相交流非同步電機工作原理24-25
3.1.3 電機機械特性25-26
3.2 電機損耗數值計算26-28
3.3 電機電磁損耗有限元模擬分析28-34
3.3.1 電機物理模型29-31
3.3.2 模擬結果分析31-34
3.4 本章小結34-36
4 電機流場和溫度場分析基礎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43-44
5 電機溫度場有限元分析44-57
5.1 有限元分析及軟體簡介44-46
5.1.1 有限元分析簡介44
5.1.2 ANSYS12.0 Workbench 特徵44-46
5.2 導熱係數的確定46-50
5.2.1 電機材料導熱係數46-47
5.2.2 電機鐵心導熱係數47-48
5.2.3 定子繞組等效導熱係數48-49
5.2.4 氣隙等效導熱係數49-50
5.3 電機表面散熱係數的確定50-51
5.4 基於 workbench 的電機溫度場模擬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 模擬結果分析52-56
5.5 本章小結56-57
6 總結57-58
參考文獻58-60
攻讀碩士期間發表學術狀況60-61
致謝61
總結
本首先對電機損耗進行了探討。通過分析電機內交變磁場的變化闡述電磁損耗產生機理。使用電磁分析軟體建立了鼠籠式三相非同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佈狀況，繞組電流隨時間的變化波形。根據電機內磁場及電流不同時刻的狀態探討了電機內電磁損耗的分佈曲線變化。然後，依據傳熱學、流體力學基礎論述，應用有限元法對電機溫度場進行分析。根據三相鼠籠非同步電機結構對稱特徵簡化電機溫度場計算模型，計算分析計算域邊界條件，將電磁損耗轉化為熱載荷，通過有限元分析軟體workbench對電機穩態溫度場分析，得出電機三維計算域溫度分佈雲圖。分析得出穩態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於軸向溫度梯度，尤其轉子鐵心更顯著，其徑向幾乎沒有溫度梯度。通過分析電機內熱通量向量圖，觀察電機熱量傳遞方向。定子鐵心及繞組產生的熱量主要通過機殼與周圍發生熱交換，轉子鐵心和轉軸產生過的熱量首先通過軸向傳導到端部，然後通過端部表面散發到機體外。最後通過與樣機比較分析，溫度模擬分析結果接近樣機實際執行時的溫度分佈。