某型号电机热分析

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了对某型号电机进行稳态热分析和瞬态热分析的过程。首先，对客户提供的几何模型进行了局部修改，然后进行了网格划分，创建了多体零件以保证节点连续。接着，对稳态热分析的边界条件进行了描述，包括电机电流、绕阻端部及绕阻电阻、电机铁芯损耗、对流换热系数和辐射边界条件。最后，对瞬态热分析的边界条件进行了描述，包括电机电流、绕阻端部及绕阻电阻、电机铁芯损耗、对流换热系数和辐射边界条件，并模拟了电机启动五分钟内整个电机结构上温度的变化。

一、 分析对象几何模型

电机由以下几部分组成：外壳、磁极体、磁钢、绕阻端部、绕阻、转子铁芯、绝缘板、槽绝缘组成。客户所提供几何模型，在绕阻端部与绝缘板之间存在部分重叠，因此对几何模型进行了局部修改。修改后的几何模型见图1。

图1 电机几何模型

二、 网格划分

为保证转子铁芯、绝缘板、槽绝缘及绕阻端部互相接触的地方节点连续，在DM 中创建了多体零件；为保证磁钢与磁极体、外壳与磁极体之间节点的连续，同样创建了多体零件。

由于模型尺寸悬殊较大，所以对模型部分区域进行了局部控制，划分网格后的有限元模型见图2 。

图2 有限元模型

该模型共包含：406634个节点，282467个单元。

三、 稳态热分析边界条件及分析结果

1、边界条件

电机电流为10A， 绕阻端部及绕阻电阻20℃下总共0.5，该损耗在绕阻端部及绕阻上均匀分布；电机铁芯损耗为100W，分布在转子铁芯上。经计算分布在绕阻及绕阻端部上的内部热生成率为：2.69×10⁶ J/m³·t,分布在电机铁芯上的热生成率为：2.63×10⁶ J/m³·t。 由于该电机置于空气中，其与空气间的热交换用对流边界来考虑，对流换热系数取为15 W/m²·℃。此外，增加了一个辐射边界条件，具体信息见表2.

 2.分析结果

整个结构达到稳态时的温度场分布见图3，从图中可以看到稳态时，结构的最低温度为23.884℃，最高温度为124.8℃。外壳温度场分布见图4，磁铁及磁极体温度场分布见图5，绕阻端部温度场分布见图6，

四、 瞬态热分析边界条件及分析结果

1、 边界条件

电机电流为10A， 绕阻端部及绕阻电阻20℃下总共0.5.该损耗在绕阻端部及绕阻上均匀分布；电机铁芯损耗为100W，分布在转子铁芯上。经计算分布在绕阻及绕阻端部上的内部热生成率为：2.69×10⁶ J/m³·t,分布在电机铁芯上的热生成率为：2.63×10⁶ J/m³·t。 由于该电机置于空气中，其与空气间的热交换用对流边界来考虑，对流换热系数取为：15 W/m²·℃。此外，增加了一个辐射边界条件，具体信息见表2，环境温度即空气温度为20℃。

为模拟电机启动五分钟内整个电机结构上温度的变化，对该结构进行了瞬态热分析，分析总时间为5分钟（300秒），为模拟电机启动后短时间内达到设定功率的真实工况，设定电机开启后在2秒钟时，各发热件达到设定功率。

2、 分析结果

整个分析时间内，结构上最低温度随时间的变化曲线见图10，最高温度随时间的变化曲线见图11，

外壳上A点在整个时间历程中温度随时间的变化曲线见图19。

五、 小结

该报告包含了某型号电机在一定温度边界条件下的稳态热分析及瞬态热分析，通过对比，可以发现，在瞬态热分析结束时刻，该结构尚未达到稳态热平衡。对电机结构进行热分析，对了解电机在工作中的温度场分布有一定的参考意义。