异步电机三维电磁场及温度场耦合仿真分析

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紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算

为确拟计合实际物理，作以下
基设)12*：( 1)电机内外空气流体的数很
大，流动
流，因此采用湍流模型 ;(2)
由于电机周围流体流
，
数，
电机内外流体作为不
流体；(3)风扇周围
流体场旋转流体场，采用多重参考坐标系模
型(MRF)模拟；(4)由于流体流速较快，可忽略流
体域内流体的和重力的影响。
研究电机在额定工况下的温度分布情
'
[2]
电机的流体
场与温度场进行
，计电机各风槽内
气体流动情况。
[3 ]对油田用感应电机进
行
温度场计算，采用经验公式完成了各部件
面散热系数的计算o
[ 4]根据电机系统
的
点，将整
系统划分为外风扇和冷却
器2个区域，用
件将二者联系起来对内流体
场和传热情况进行了分析。
[5] 型异
步电机及其器进行了流体场与温度场的计算，
；电机本体及电机内外流体场
的有限元模型,采用多参考坐标系模拟风扇
的旋转，为空气流动提供动力°将电机折算
为，流体场与温度场耦合计算，电机
—78 —
在内、外双风扇作用下的流体场和全域温度场。比较了电机在有、无内风扇作用的情况下定温度值的差异。
1电机基本参数及模型
本文所研究的电机为Y2-500-6紧凑型
收稿日期：2021-01-14；收到修改稿日期：2021-03-22
*基金项目：山西省重点研发计划项目(201803D121008)
作者简介：贾振宇(1994-)，男，硕士研究生，研究方向为紧凑型异步电机多物理场分析’
曲兵妮(1974-)，女，博士,副教授，研究方向为开关磁阻电机设计与控制’

基于耦合场的中型高压异步电动机转子温度场的数值计算

ＮｕｅｉａｌｕｌｔｏｆＭｅｕｍ－ｉｅｇ－ｌａｅＩｄｔｏｍｒｃｌＣａｃａｉｎｏｄｉ－ｚｄＨｉｈ－ＳＶｏｔｇｎｕｃｉｎＭｏｏｔｒＴｅｐｒｔｒｅｄｓｄｏｕｅＦｉｌｔｒＲｏｏｍｅａｕｅＦｉｌｓＢａｅｎＣｏｐｌｄｅｄ
０引言
电机的主要冷却方式之一是采用铁心轴上设
置径向通风沟，用冷却介质将损耗产生的热量利
这种方法实现了流体场与温度场的弱耦合。但这
种耦合方式仍然需要将冷却介质对温度场的影响转换为散热系数进行加载，且认为冷却介质温并升呈线性变化，对电机温度场的计算造成了一这
耽ｎＪａｉ，ＷｎｕｈｉａｄＷｎｈｎｊｎｉｂｎａｇＧｏｕ，ｎａｇＣａｇｉｇａ
ＡｂｓｒｃＴａｉｇａＹＫＫ４０－９ｋｄｕ・ｉｅｉｈ・ｏｔｇｎｕｔｏｔｒａｎｔａｔｋｎ０６６０Ｗｍｅｉｍ－ｚｄｈｇ・ｌｅｉｄｃｉｎｍｏｏｓａｓｖａ
径向通风沟内流体速度与温度，电机转子的温度场分布。对计算结果进行分析，出了一些有益得
的结论。研究结果可以为更加准确的计算电机定子内温度场分布做好准备。关键词耦合场；高压异步电机；温度场；有限体积法
中图分类号：Ｍ３１４文献标识码：文章编号：０８７８（０１０－０１０Ｔ０．Ａ１０－２１２１）２００－３

异步牵引电机的温度场分析

【中图分类号】Ｍ３１Ｔ０．４【文献标识码】Ａ【文章编号】００３８２０１０－９３（０８）０－０４０３００－４
ＡｎｌｓｓｏｅｅａｕｅＦｅｄｆｒＡｓｎｈｏｏｓＴａｔｏｏｏａｙｉｆｍｐｒｔｒｉｌｙｃｒｎｕｒｃｉｎＭｔｒＴｏＹｆＧｉｉＺＨＡＮＧ．ｕｎＬ．．ｗｅＹｉａｇｈ
Ｍｅｏ）ｏｗａｅｈｅｅａｒｆｌｉｕａｉｎｆｔｉｍｏｏｓａｃｍｐｉｅ，ｔｅｈｔｄｓｆｒ，ｔｅｔｈｔｍｐｒｔｅｉｄｓｌｏｏｈｓｕｅｍｔｔｉｃｏｌｈｄｈｎｔｅｒｓ
ｄｓｒｕｏｒｐｓｏｓｍｏｏｎｅｏｌａｐｒｔｎａｄｒｔｐｒｔｎａｅｐｅｅｔ．ｌｉｔｂｔｎｇａｈｆｔｔｕｄｒｎ－ｄｏｅａｏｎａｅｏｅａｏｒｓｎｅＴｌｉｉｉｈｒｏｉｄｉｒｄｅｔｍｐｒｔｒｆｓｍｅｐｒｉｕａｏｎｓａｅｄｍｏｓａｅ．Ｓｍｕａｏｅｕｔｅｃｍｐｒｄａｄｅｅａｕｅｏｏａｔｌｒｐｉｔｒｅｎｔｔｃｒｄｉｌｔｎｒｓｌａｏａｅｉｓｒｎ
强迫通风冷却条件下通风沟内和气隙内气流的散热系数。用有限元分析软件Ａｓｆ对异步牵引电机的温度场ｎｏｔ进行了仿真，给出了空载和额定负载条件下包括定、转子在内的电机整体的温度场分布图，列举了一些特殊位置点的温度，并对仿真结果进行了比较和分析【关键词】异步牵引电机；温度场；有限元法；等效导热系数

感应电机三维温度场建模与仿真计算

感应电机三维温度场建模与仿真计算王治军;高忠峰;周茜【摘要】本文以自行研制的5.5 kW五相异步电机为研究对象,建立了三维温度场有限元计算模型.采用顺序电磁-热耦合方法,将电磁场分析中的节点损耗作为热源施加到温度场计算中,完成了对电机稳态温度场的计算,得到了电机内部各部件的温度分布,并以此为基础,研究了不同温度条件对感应电机参数和运行性能的影响.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2014(034)007【总页数】5页(P30-34)【关键词】异步电机;有限元方法;顺序电磁热耦合;温度场;参数分析【作者】王治军;高忠峰;周茜【作者单位】海军航空兵学院,河南济源454650;91446部队,河北涿州072750;91446部队,河北涿州072750【正文语种】中文【中图分类】TM343电机是一个涉及多物理场、强耦合的研究对象，对于某些特种电机，其应用场合特殊，工况复杂，传统单场研究手段已不再适用，而建立涉及温度、流体和电磁等多场耦合的电机设计和分析方法逐渐成为人们的研究热点。

文献[1]、[3]介绍了通过建立电机轴向剖面2维有限元模型来计算电机温度场的方法，但没有考虑绕组端部的温度，轴向上温度差异也无法体现；文献[4-6]建立了电机定子三维有限元模型，计算了电机的稳态温度场，但没有作温度对电机参数影响的讨论；我国学者李伟力对电机的温度场进行了详细计算与分析，不过其研究对象多为大型发电机，对于应用广泛的中小型电机未作进一步研究；文献[8]中建立了异步电机的精确热网络模型，通过CFD（计算流体动力学）计算了机壳表面散热槽内冷却空气的流速分布，这些研究对于电机温度场有限元计算具有重要意义。

本文以一台5.5 kW五相异步电机为研究对象，建立了其有限元三维模型，应用电磁和热的顺序耦合方法计算了电机稳态温度场，得到了电机内部各部件的温度分布，并以此为依据，比较了不同温度条件下电机主要参数与性能指标的变化，为电机电磁和散热的优化设计打下基础。

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算近年来，紧凑型高压异步电机在工业生产中得到了广泛应用。

为了确保电机的安全运行和性能稳定，对其三维流体场分析和温度场进行仿真计算是非常重要的。

本文将对紧凑型高压异步电机的三维流体场分析和温度场仿真计算进行详细阐述。

首先，我们需要了解紧凑型高压异步电机的结构和工作原理。

紧凑型高压异步电机由定子和转子两部分组成。

定子是由线圈绕制而成的，线圈之间通过绝缘层隔开。

转子是由永磁体和铁芯构成的。

当电机通电时，定子产生的磁场会与转子上的永磁体产生相互作用，从而产生转矩输出。

接下来，我们需要进行三维流体场分析。

由于紧凑型高压异步电机内部空间狭小，气流的流动受到限制，因此三维流体场分析非常重要。

我们可以使用计算流体力学（CFD）软件对电机内部流动情况进行模拟和分析。

首先，我们需要建立电机的几何模型，并指定流体和边界条件。

然后，通过求解流体的连续性方程、动量方程和能量方程，可以得到电机内部的气流分布情况。

通过分析气流速度、压力和流动方向等参数，我们可以评估电机内部的流动状况，进而优化设计和改进。

同时，我们还需要进行温度场的仿真计算。

在电机运行过程中，由于电流的通过和线圈的电阻，会产生大量的热量。

这些热量需要通过散热方式来保持电机的温度在安全范围内。

为了评估电机的散热性能，我们可以通过仿真计算得到电机内部的温度分布情况。

我们可以将电机的材料属性、电流大小、环境温度等参数输入到热传导方程中，通过求解得到电机内部各个位置的温度分布情况。

通过分析温度变化趋势和热量传递路径，我们可以判断电机的散热情况是否合理，进而优化电机结构和散热设计。

综上所述，对紧凑型高压异步电机进行三维流体场分析和温度场仿真计算是非常重要的。

通过这些分析和计算，我们可以评估电机的性能和散热情况，进而优化设计和改进，确保电机的安全运行和性能稳定。

希望本文对读者对紧凑型高压异步电机的三维流体场分析和温度场仿真计算有所帮助。

多相异步电机端部绕组电磁与结构耦合场分析

［关键字］电磁场；应力场；顺序耦合；有限元法
［图分类号］Ｔ３３Ｍ３１＋中Ｍ４，Ｔ０．４４［文献标识码］Ａ［文章编号］１０．９３２１）３００．４００３８（０１．０１００
Ｍａｎｔ－ｔｕｔｒｌｕｌｎｅｄＡｎｌｓｓｎｔｅＥｎｉｄｎｆｕｔ－ｈｓｙｃｒｎｕｏｏｇｅｏｓｒｃｕａＣｏｐｉｇＦｉｌａｙｉｏｄＷｎｉｇｏｌｉｐａｅＡｓｎｈｏｏｓＭｔｒｈＭ
ａａｙｉｈｗｓｔａａｅａｐｉｄｔｈｏｐｅｅｄｃｌｕａｉｎｏｅｍｏｏ．ｅｓｕｙｏｅｓａｎｌｓｓｓｏｈｔｔｎｂｐｌｏｔｅｃｕｌｄｆｌａｃｌｔｆｈｔｒＴｈｔｄｆｒｉｃｅｉｏｔ
ｇｕｄｎｅｔｈｔｄｈｔｒｔｅ．ｉｎｉｎｌｕｔ— ｅｄｃｐｉｇＤｏｌｍ．ｉａｃｏｔｅｓｕｙｏｆｅｍｏｏｈｔｒｄｍｅｓｏａｌｉｆｌｏｕｌｎｒｂｅｍｉＫｅｒｓ：ｌｃｒｍｇｅｃｆｅｄ；ｔｅｓｆｅｄ；ｓｑｕｎｉｌｏｐｌｎｆｎｔｌｍｅｔｍｅｈｏｙｗｏｄｅｅｔｏａｎｔｌｓｓｌｅｅｔａｕｉｇ；ｉｅｅｅｎｔ
多相异步电机端部绕组电磁与结构耦合场分析
黄涛，阮江军，张宇娇，杨孝平（汉大学电气工程学院，武汉４０７武３０２）
［摘要］为了研究电磁力对定子端部绕组的影响，需要将电机运行环境中的电磁场和应力场进行耦合分析。

Ansys Workbench在电机温度场分析的实际运用

Ansys Workbench在电机温度场分析的实际运用摘要：温升高是电机最为主要的故障原因，而电机的种类很多，不同种类有着多种多样冷却方式，因此，电机的温度分析较为复杂，传统方法是以热负荷作为基准根据试验结果类比电机的设计温升，对于一些特殊结构的电机，热负荷类比法就不能满足设计需要。

采用Ansys Workbench仿真软件通过FEA有限元分析（Finite Element Analysis），可以对特殊结构电机定转子热源分布、以及传导、对流、辐射等要素进行网格化分析。

本文以具体案例的设计分析过程，论述Ansys Workbench稳态温度场在电机设计中的实际运用。

关键词：温升电机温度场有限元Ansys1引言我们以一台低压变频异步电动机YVF400-6-315KW、380V、50HZ为研究对象，对其定转子温度场进行仿真分析，对比求解结果与最后型式试验的偏差，从而验证Ansys Workbench仿真软件在特殊电机设计的实际运用。

电动机主要的设计参数如下：2 2D建模2.1 在Ansys Workbench程序界面下，通过ToolBox,进入稳态温度分析Steady-state-Thermal工作平台；2.2 在Steady-state-Thermal工作平台点取Geometry进行几何形状设置；或者在Analysis Systems树状下右侧窗口，右键选取Geometry--Import导入定子或转子三维部件的stp、sat、step等格式；2.3 在Steady-state-Thermal工作平台右键选取Geometry-第二行Edit Geometry in DesignModeler----可进入DM-右键点取Import1，选取生成-Generate；可获得每个部件的建模信息。

3、材料设置3.1 回到workbench对第三行Model右键Edit---进入Mechancial Enterprise机械单元,在Outline下的Model点取Geometry项下的每个零部件，左下表格中可以查看体积、面积、重量，并且设置材料名称、密度、热导率等；3.2 定转子材料设置，40度左右的热导率按下表：4、划分网格在workbench对第三行Model右键Edit进入Mechancial Enterprise机械单元，菜单栏点取Generate Mesh ，在树状mesh下表格relevance设置网格的相关属性，数字越小，节点和单元数越少。

电动机的电磁场分析与有限元仿真

电动机的电磁场分析与有限元仿真电动机是将电能转换为机械能的设备，广泛应用于各个领域。

为了更好地提高电动机的设计性能和工作效率，电磁场分析与有限元仿真技术成为了不可或缺的工具。

本文将介绍电动机的电磁场分析方法，并探讨有限元仿真在电动机设计中的应用。

一、电磁场分析方法1. 理论分析方法理论分析方法是电动机设计的基础，在设计前的理论分析阶段，可以通过数学模型来推导电动机的电磁特性。

例如，可以利用麦克斯韦方程组来建立电动机的电磁场模型，进而分析电磁场的分布情况以及电磁力的大小。

2. 简化模型分析方法在实际设计中，电动机的结构往往非常复杂，不易直接建立精确的数学模型。

因此，可以采用简化模型分析方法。

通过对电动机结构进行合理的简化，可以将其分解为若干个简单的部分，然后进行独立的电磁场分析。

最后将各个部分的电磁场结果进行叠加，得到整个电动机的电磁场分布情况。

3. 实验验证方法在设计完成后，还需要通过实验验证电磁场分析结果的准确性。

可以利用磁场感应传感器等设备进行实际测量，然后与理论分析结果进行对比，以验证电磁场分析和预测的准确性。

二、有限元仿真在电动机设计中的应用1. 有限元建模有限元方法是一种常用的数值计算方法，可以建立电动机的三维模型，并对其进行电磁场分析。

通过将电动机结构离散为若干个小单元，可以对每个小单元进行求解，再将各个小单元的结果进行叠加，得到整个电动机的电磁场分布情况。

2. 网格划分与边界条件在进行有限元仿真前，需要对电动机进行网格划分。

将复杂的电动机结构划分为若干个小单元，通过合理地选择网格数量和精度，可以得到准确的仿真结果。

同时，还需要设置合适的边界条件，包括电流边界条件、电压边界条件等，以模拟电动机的实际工作状态。

3. 结果分析与优化有限元仿真可以得到电动机的电磁场分布情况，可以通过对仿真结果的分析来评估电动机的性能。

例如，可以分析电磁场的强度分布、磁通密度、磁场梯度等参数，以评估电动机的工作效率和性能损耗。

基于定子三维温度仿真提高异步电动机过载性能的研究

ＹＡＮＧｎｆＭｉｇａ，ＺＨＡＮＧｅｍｉｇＰｉｎ
（ｏｅｅｏｌｔｃｌｎｉｅｉＣｌｇＥｅｒａＥｇｎｒｇ＆Ａｔａｉ，ｕｈｕＵｉｒｔ，ｕｈｕ３０，Ｃｉ）ｌｆｃｉｅｎｕｍｔｎＦｚｏｎｖｓｙＦｚｏ５８ｈｎｏｏｅｉ１０ａ
分布。根据该温度场计算结果，分析了温度分布及最高温度区域的特点与成因。在此基础上提出了基于异步电动机定子全域三维温度场仿真模型，优化定子散热结构，降低异步电动机定子绕组最高温度，提高工作寿命与过载性能
的思路与方案。计算结果表明针对该文的研究对象，所提出的优化措施可有效降低定子绕组最高温度。该思路将适
ｔｅｍａｉｍｅｅａｕｅｏｎｕｔｏｔｒｓａｏｎｉｇ．ＴｈｓｉｒｖｄｔｅｉｕｔｏｔｒｉｅａｄＯｈｘｍｕｔｍｐｒｔｒｆｉｄｃｉｎｍｏｏｔｔｒｗｉｄｎｓｕｍｐｏｅｈｎｄｃｉｎｍｏｏｇｌｆｎ－
ｓｉ．ａａｙｅｈｈｒｃｅｉｔｓｏｍｐｒｔｒｉｔｉｕｉｎａｄｆｒａｉｎｃｕｅｏａｉｕｔｍｐｒｔｒｒｕｔｎｌｓｄｔｅｃａａｔｒｓｉｆｔｃｅｅａｕｅｄｓｒｂｔｎｏｏｍｔａｓｆｍｘｍｍｅｅａｕｅａ－ｏｅｒａｗｅｅ，ｐｏｏｅｈｅｉｅｎｃｅｅａｏｔｏｔｚｎｈｅｈａｉｓｐｔｎｓｒｔｒｆｔｅｓａｏｏｒｄｅｒｐｓｄｔｄａａｄｓｈｍｂｕｐｉｉｇｔｅｔｄｓｉａｉｔｕｃｕｅｏｈｔｔｒｔｅｕｃｍｉｏ

三相异步电机三维瞬态温度场仿真研究

ｏｄｃｉｎｍｏｏｔｔｒｈｓｂｅｉｌｔｄｂｓｄｏｅｍｏｅ．ｈｏｌｗｉｇｃｎｌｓｏｓｃｎｂｒｗｎｆｉｕｔｔｒｓａｏａｅｎｓｍｕａｅａｅｎｔｄ１Ｔｅｆｌｎｏｈｏｎｏｃｕｉｎａｅｄａｆｏｔｅｓｄ：ｈｅｅａｕｅｒｓｆｏｏｃｅｓｓｑｉｋｙｗｈｎｔｅｍｏｏｔｒｉｇｗｉｖｒｌａｉｇｒｍｈｔｙｔｅｔｍｐｒｔｒｉｅｏｔｒｉｒａｅｕｃｌｅｔｒｓａｔｔｏｅｄｎ．ｕｍｎｈｎｈｏＴｅｉｎｒｔｍｐｒｔｒｆｓａｏｎｉｇｅｃｅｓｔｅｍａｉｍｔｎａｄｔｍｐｒｔｒｎｈｓｒａｅｈｎｅｅｅａｅｏｔｔｒｗｉｄｎｘｅｄｈｘｍｕｓａｄｒｅｅａｕｅａｄｔｅｕｆｃｕｔｍｐｒｔｒｉｅｓｏｙｎｔｉｃｌｔｎｈａｌｔｒｕｈｔｅｓｒａｅｔｍｐｒｔｒｆｆａ．Ｔｅｅｅａｅｒｌｗｌ，ａｄｉＳｄｆｕｔｏｆｄｔｅｆｕｔｈｏｇｈｕｆｃｅｅａｕｅｏｍｅｈｕｓ ’ ｉｉｒ
摘要：利用传热学基本理论，结合电机结构特点，建立了电机定子三维瞬态导热模型，对中小型电机定子三维瞬态温度场进行了仿真。结果显示电机过载起动时，电机内部升温迅速，在很短的时间内即可导致电机烧毁；机壳表面温度升高缓慢，机壳表面最高温升时刻落后于电机内部温升最高时刻；在瞬时过载起动情况下通过电机表面温升是不能判断电机内部温度分布情况的。最后通过实验测量，验

电动机的电磁场分析与仿真方法

电动机的电磁场分析与仿真方法电动机是将电能转化为机械能的重要设备，它在现代工业生产中扮演着至关重要的角色。

电动机的性能和效能的提升，对于工业生产的高效运行起着决定性的作用。

而电动机的电磁场分析与仿真方法则是理论研究和实践应用中的基础环节。

本文将介绍电动机电磁场的分析与仿真方法，为电动机设计与优化提供参考。

一、电动机电磁场分析方法1. 理论分析法电动机电磁场的理论分析是电动机设计与研究的基础。

通过对电动机的结构、电磁特性以及工作原理的深入研究，可以建立一系列的数学模型，并运用电磁场理论求解这些模型，从而分析电动机的电磁场分布、磁力和转矩等关键参数。

理论分析法的优点是能够通过简化模型迅速获得初步结果，但同时也需要考虑模型的准确性和精度。

2. 有限元分析法有限元方法是一种常用的电动机电磁场分析方法。

该方法基于有限元离散化和数值差分的原理，将电动机结构划分为若干个有限元单元，建立离散方程组，通过求解方程组得到电磁场的分布和特性。

有限元分析法具有较高的精度和较好的逼真度，可以考虑更多的结构细节和物理特性，但同时也需要较大的计算量和较长的计算时间。

3. 等效磁路法等效磁路法是一种常用的电动机电磁场分析方法，它基于磁路理论和电路理论相结合的原理。

将电动机的磁场分布等效为一个磁路网络，通过建立等效电路方程和磁路方程，并利用电路分析方法和数值方法求解，得到电磁场的分布和特性。

等效磁路法具有计算速度快、模型简化和直观等优点，适用于快速预估和初步设计阶段。

二、电动机电磁场仿真方法1. 二维仿真方法二维仿真方法是一种常用的电动机电磁场仿真方法。

该方法基于二维平面电磁场分析原理，通过建立电磁场的数学模型，运用有限元方法或其他数值方法求解得到电磁场分布和特性。

二维仿真方法具有计算速度较快、模型简化和直观的优点，适用于电动机的初步设计和参数优化。

2. 三维仿真方法三维仿真方法是一种更加精确的电动机电磁场仿真方法。

该方法基于三维空间电磁场分析原理，通过建立电磁场的三维数学模型，运用有限元方法或其他数值方法求解得到电磁场分布和特性。

异步电动机温度场仿真分析

异步电动机温度场仿真分析摘要随着电气化和自动化程度的不断提高，异步电动机将占有越来越重要的地位。

而随着电力电子技术的不断发展，由异步电动机构成的电力拖动系统也将得到越来越广泛的应用。

异步电动机与其它类型电机相比，之所以能得到广泛的应用是因为它具有结构简单、制造容易、运行可靠、效率较高、成本较低和坚固耐用等优点。

电机是各个行业生产过程及日常生活中普遍使用的基础设备，它是进行电能量和机械能量转换的主要器件。

它在现代工业、现代农业、现代国防、交通运输、科学技术、信息传输和日常生活中都得到最广泛的应用。

本文以异步电动机为研究对象，对电机内温度场进行耦合分析。

根据传热学理论，首先建立了电机二维温度场的模型，其次建立了电机转子部分三维温度场的模型，给出了电机损耗及散热系数的计算方法。

应用有限元软件ANSYS进行计算分析。

最后分析了转差率变化对电机温度场分布的影响，以及有效的散热方法，得出了一些有益的结论。

关键词：温度场；异步电动机；有限元法；ANSYSABSTRACTWith the electrification and automation of continuous improvement, asynchronous motor will occupy an increasingly important position.With the continuous development of power electronics technology, the electric drive system constituted by the induction motor will also be more widely used. Compared with other types of asynchronous motor motor, is able to be widely used because it has a simple structure, easy to manufacture, reliable operation, high efficiency, low cost and durability advantages.Motor is the basis of the production process and equipment industries commonly used in daily life, it is carried out major components of electric energy and mechanical energy conversion.It is in the modern industry,modern agriculture,modern defense,transportation,science and technology,information transmission and daily life have been the most widely used.In this paper, asynchronous motor for the study of the temperature field in the motor coupling analysis.Based on heat transfer theory,first established the two-dimensional temperature field model of the motor,followed by the establishment of a three-dimensional model of the rotor section temperature field, the calculation method of the motor and the heat loss coefficient.Finite element analysis software ANSYS calculation.Finally,analysis of the impact of changes in the slip of the motor temperature distribution,as well as effective cooling method, draw some useful conclusions.Keywords:temperature field;asynchronous motor;finite element method; ANSYS第一章绪论1.1 选题的背景异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电动机。

三相异步电机三维瞬态温度场仿真研究

三相异步电机三维瞬态温度场仿真研究王艳武1，孙斌1，王斌1，杨立2（1. 92601部队广东湛江 524009；2. 海军工程大学船舶与动力学院湖北武汉 430033）摘要：利用传热学基本理论，结合电机结构特点，建立了电机定子三维瞬态导热模型，对中小型电机定子三维瞬态温度场进行了仿真。

结果显示电机过载起动时，电机内部升温迅速，在很短的时间内即可导致电机烧毁；机壳表面温度升高缓慢，机壳表面最高温升时刻落后于电机内部温升最高时刻；在瞬时过载起动情况下通过电机表面温升是不能判断电机内部温度分布情况的。

最后通过实验测量，验证仿真结果基本准确。

关键词：异步电机；三维瞬态温度场；定子；传热学中图分类号：TM312 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2011)07-0416-04Numerical Study on 3D Transient Thermal Field ofSquirrel-Cage Induction MotorWANG Yan-wu1，SUN Bin1，WANG Bin1，YANG Li2(1. The 92601 Unit, Zhanjiang Guangdong 524005, China;2. College of Naval Architecture and Power, Navy University of Engineering, Wuhan 430033, China)Abstract：A three-dimensional mathematical heat transfer model has been built according to the structure of asynchronous motor based on the heat transfer theory. And the three-dimensional(3D) transient thermal field of induction motor stator has been simulated based on the model. The following conclusions can be drawn from the study: the temperature rise of motor increases quickly when the motor starting with over loading. The inner temperature of stator winding exceeds the maximum standard temperature and the surface temperature rise slowly, and it’s difficult to find the fault through the surface temperature of frame. The simulation results match the measured results well.Key words：asynchronous motor，3D transient thermal field，stator，heat transfer引言在海军舰船上，各类泵、风机、锚机等设备均采用异步电机作为原动机，因此电机运行状态直接关系到舰船战斗力，对电机运行状态进行实时监测就具有重要的军事意义。

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算

紧凑型高压异步电机三维流体场分析及温度场仿真计算紧凑型高压异步电机是一种应用广泛的电机类型，具有体积小、重量轻的特点，在各个领域都有广泛的应用。

为了对紧凑型高压异步电机进行优化设计和性能提升，需要对其进行三维流体场分析和温度场仿真计算。

本文将从紧凑型高压异步电机的分析原理、流体场分析方法和温度场仿真计算方法三个方面进行论述。

首先，紧凑型高压异步电机的分析原理是基于电磁学和热力学的理论基础进行的。

电机的工作原理是通过电流在电磁铁圈中产生磁场，导致铁心上的磁通密度发生变化，从而引起转子上的感应电流，进而产生力矩使电机转动。

同时，电机工作时会产生热量，通过冷却系统散热以保证电机的正常运行。

因此，对紧凑型高压异步电机的三维流体场分析和温度场仿真计算是优化设计和性能提升的关键。

其次，对紧凑型高压异步电机的三维流体场分析可以采用计算流体力学（CFD）方法进行。

CFD方法基于连续介质假设，通过将流体场分析问题离散化为有限体积或有限元的数值计算问题，求解差分方程组得到流场的数值解。

在紧凑型高压异步电机的分析中，可以采用CFD方法来模拟电机工作时气流的运动和流场变化，以及冷却系统中的流体流动情况，以了解电机的流体特性和热特性。

最后，对紧凑型高压异步电机的温度场仿真计算可以采用有限元方法进行。

有限元方法是一种计算机辅助工程分析方法，通过将解析解域离散化为有限个小单元，在每个小单元上建立适当的数学模型，通过求解代数方程组得到温度场的数值解。

在紧凑型高压异步电机的分析中，可以采用有限元方法来模拟电机在工作过程中的温度分布和温度变化，以了解电机的热特性和散热情况，从而为优化设计和性能提升提供参考。

综上所述，对紧凑型高压异步电机进行三维流体场分析和温度场仿真计算是优化设计和性能提升的重要手段。

通过CFD方法进行流体场分析，可以了解电机的流体特性和热特性；通过有限元方法进行温度场仿真计算，可以了解电机的温度分布和温度变化。

这将有助于优化电机的结构和材料，提升电机的效率和可靠性。

ANSYS CFD 电机温度场仿真分析流程

ANSYS CFD电机温度场仿真分析流程1前言电机是一种实现机电能量转换的电磁装置。

从19世纪末期起，电机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机。

电机在运行时将产生各种损耗，这些损耗转变成热量，使电机各部件发热，温度升高。

电机中的某些部件，特别是电机的绝缘，只能在一定的温度限值内才能可靠工作。

为维持电机的合理寿命，需要采取适当的措施将电机中的热量散发出去，使其在允许的温度限值内运行。

电机冷却的目的就是根据不同类型的电机选择一种合理的冷却方式，保证在额定运行状态下，电机各部分温度不超过国家标准允许的限值。

电机的冷却方式，主要是指对电机散热采用什么冷却介质和相应的流动途径。

改进电机的冷却技术，对提高电机的利用系数和效率及增加可靠性和寿命，特别对提高大型电机的单机容量，都具有重要的意义。

为了找到最佳的电机冷却方式，需要对电机在工作过程中的核心流动问题进行CFD仿真分析。

电机的CFD仿真分析的核心问题即是电机散热系统分析，涉及通风系统、通风部件、换热部件的设计优化问题以及电机核心部件的温升（起动时及额定工况）等问题。

2技术路线电机的稳态温度场仿真的分析流程如下图所示。

3实施过程以一个基于FLUENT的异步电机的稳态温度场分析为例进行说明。

3.1几何处理电机的温度场仿真既涉及到空气的流动，也涉及到热量在绕组和其他结构件之间的传递，属于流-固共轭换热的范畴，因此仿真计算域中既包含流体域，也包含固体域。

由于流体域和固体域两者是互补的关系，所以在抽取流体域之前，需要先对固体域做处理。

电机模型较为复杂，细节特征较多，而流场仿真分析对网格质量的要求较高，因此在保证计算精度的前提下，需要先对实际电机物理模型做一些合理的简化从而尽可能缩小计算的规模。

简化对象的选取是根据具体结构对温度场计算的影响程度来决定：如果局部的细节特征对温度场计算的影响和主要因素相比可以忽略不计，那么这些细节就可以去除；如果考察的对象是局部的细节特征，则需要建立局部细化模型，从而考虑具体的细节特征。

动车组异步牵引电机的温度场仿真分析

动车组异步牵引电机的温度场仿真分析随着现代交通工具的不断发展和进步，动车组作为一种高速铁路运输方式，受到了广泛的关注和运用。

作为动车组的重要组成部分，异步牵引电机在动车组运行中起到了至关重要的作用。

为了确保动车组的正常运行，保证牵引电机的性能和寿命，我们需要对其温度场进行仿真分析。

在动车组工作过程中，牵引电机会受到复杂的机械和电磁环境的影响，这些因素都会导致电机内部产生热量。

因此，对牵引电机的温度场进行分析能够帮助我们了解其工作状态，从而采取相应的措施来维护和保养电机。

首先，进行动态温度场仿真分析可以帮助我们了解电机在长时间运行下的温度分布情况。

通过对电机内部结构和电磁场的建模，我们可以通过数值计算的方法模拟电机内部的温度变化。

这有助于我们评估电机的散热性能，并确定是否需要进行额外的散热设计。

其次，温度场仿真分析还可以用于优化电机的冷却系统。

通过在模型中引入电机的冷却系统，可以观察到冷却系统在不同工况下的效果，并根据仿真结果对冷却系统进行改进。

这样可以有效地降低电机的工作温度，提高电机的可靠性和寿命。

另外，温度场仿真分析还可以用于评估电机在故障情况下的热特性。

通过在仿真模型中引入电机故障的情况，可以观察到故障对电机温度的影响。

这有助于我们识别和预防电机故障，降低故障对动车组正常运行的影响。

在进行温度场仿真分析时，需要考虑模型的准确性和计算的可行性。

首先，需要获取电机的详细参数和结构信息，并根据这些信息建立准确的电机模型。

其次，需要选择合适的数值计算方法和仿真软件，确保计算结果的准确性和可靠性。

同时，还需要考虑计算时间和计算资源的限制，保证仿真分析的可行性。

总之，动车组异步牵引电机的温度场仿真分析对保障动车组的安全运行和电机的性能和寿命具有重要意义。

通过对电机温度场的仿真分析，我们可以了解电机的工作状态，优化冷却系统，并评估电机在故障情况下的热特性。

这将为动车组的维护和保养提供重要的参考和指导，保障动车组的正常运营。

牵引电机温度仿真数值模拟分析

牵引电机温度仿真数值模拟分析2. 连云港市广通网络工程有限责任公司 222003摘要为了分析额定工况下电机内部温升情况，基于有限元方法，对开式异步风冷牵引电机进行三维稳态流场和热场的耦合仿真数值模拟分析。

结果显示，在转速1800rpm下，采用流固耦合的仿真数值模拟方法，对电机进行流场和热场仿真，温升结果和测试对比，误差为2.2%，满足工程应用。

关键词：温度场；牵引电机；数值模拟前言电机的损耗主要由铜耗、铁耗、机械损耗和附加损耗组成[1]，这些损耗在电机工作中转化为热量，最终导致电机各部件的温度升高。

电机的温升，不仅决定了电机性能的容量还决定了电机绕组的绝缘寿命[2]。

所以，在电机设计时，提前识别电机内的温度分布，能够为性能设计和绝缘设计提供有利的参考。

电机温升的计算方法有很多，比如经验类比法、热路法、公式估算法、温度场法等等，前三种方法比较大量的依靠经验，温度场法利用成熟的商业软件，可以得到相对可靠的结果。

沈阳工业大学的孔晓光[3]，对电机的定子绕组温度用三维数值模拟和热路法进行计算，并与实测结果进行对比，结果显示，三维数值模拟仿真与实测结果更加接近。

上海大学的张琪[4]，通过流固耦合的仿真模拟方法，对车用永磁电机进行温升数值仿真计算，与温升测试结果吻合较好。

上海交通大学的陈琳[5]，用温度场耦合法分析了异步电机转子的温升分布，无需计算气流复杂的气隙的散热系数，能够省时高效、准确的得到转子的温度。

由此可见，随着模拟仿真软件发展，软件的仿真精度高，使用越来越成熟，温度场法普适性较高，且可以分析电机各个部件的温度，因此温度场法越来越受到设计和研究的青睐。

本文通过有限元方法，对三相异步电机进行整机流场和温度场仿真数值模拟分析。

根据电机的结构，简化得到仿真模型，再根据测试条件，设置边界条件，通过计算得到电机绕组的温度。

对电机进行温度测试对标分析，与仿真结果误差较小，证明仿真方法的合理性，对电机热场流固耦合计算，精度满足工程要求，提供有力的支持。

电机温度场的仿真与分析

电机温度场的仿真与分析姚光久【摘要】利用传热学基本理论,结合电机结构特点,建立了电机定子三维瞬态导热模型,对中小型电机定子三维瞬态温度场运用Ansys Workbench进行了仿真.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】5页(P16-18,34,40)【关键词】温度场;传热学;环境温度【作者】姚光久【作者单位】广东工业大学,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TM912.1电机正常运行时，各部分损耗最终都会转变成热能，使得电机各个部分温度升高，进而直接影响电机的寿命和运行可靠性。

因此对电机温度场进行仿真分析，对电机的设计和运行中的状态监测都十分重要［1］。

本文应用Ansys workbench来仿真电机工作状况下的温度场，根据电机结构和通风系统的对称性，对电机的部分零件进行仿真，为电机的相关研究作理论探索。

电机运行时，内部三维温度场负荷傅立叶导热定律，由导热定律和能量守恒方程可知电机内部导热微分方程［2－5］为：式中，ρ为物质的密度；Cp为物质的比热容；t为时间；τT为温度场梯度；λ为物质的导热系数；φv为物体内热源；x、y、z为方向。

仿真考虑电机的铜耗和铁耗，将电机热负荷以热密度的形式施加到电机生热部件上，对其机壳外表面施加空气自然对流散热条件，对冷却介质与水道的接触面、绕组外端面、定子铁芯施加强制对流换热条件，设置环境温度为22℃。

通过仿真得到电机定子、转轴等相关横截面温度场分布图，如图1所示。

用电机材料热性能参数分析截面通热量和相应的温度。

由图1每幅图下的热度进度条可以看出，最左边是深蓝色，深蓝色代表最低温度；最右边是红色，红色代表最高温度。

进度条上的颜色对应定子横截面上的颜色。

分析10s到160s电机定子温度，可知电机运行时间与温度成正比，在某个时间段电机温度不再上升，电机运行对气隙温度影响不大，定子截面中关于中心轴对称的位置温度都相同，离中心轴越近，温度越高；离中心轴越远，温度越低。

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关键词：异步电动机；三维电磁场；耦合仿真
中图分类号：ＴＭ３４３．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－６５４０（２０１５）０１－００４２－０６
ＣｏｕｐｌｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ３ＤＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＦｉｅｌｄａｎｄ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｓ￣ｔｓｈａｖｅｈｉｇｈｅｒａｃｃｕｒａｃｙＷｓａｖｅｒｉｆｙｂｙｃｏｍｐａｒｉｇｎｗｉｈｔｈｅｔｅｘｅｒｐｉｅｎｍｔａｌｄａｔａ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅａｌｓｗｉｔｈ３Ｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｅｓｔｉｎｋ￣ｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒＹ１００１＿２－４．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｕｃｒｔｕｒｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；３Ｄｔｈｅｒｍａｌｉｅｆｌｄ；ｃｏｕｐｌｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＴｈｅｒｍａｌＦｉｅｌｄｏｆＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ
ＣＨＥＮＨｕａｙｉ，ＹＡＮＧＭｉｎｇｆａ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）
摘要：以型号为Ｙ１００Ｉ＿２－４的异步电机为对象，建立了三维有限元模型。根据样机的结构特征和电磁
参数，仿真计算出了样机额定负载下运行至稳算其稳态温度
分布。分析了电机各部分散热系数、定转子间气隙的等效传热系数，依据电机的边界条件、等效假设和材料属性，以电磁场仿真结果为基础，利用有限元软件单向耦合出相应的温度场分布图。最后通过与试验数据对比，验证仿真结果有更高的准确性。
ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｉｔｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｈｅｔｈｅｔｒｍａｌｉｆｅｌｄｓｏｆｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｏｅｒｐ￣ｏｎｉｔｗｈｒａｔｅｄｌｏａｄｈａｓｂｅｅｎｎａａｌｙｚｅｄｔｏｅｘｔｒａｃｔｈｅｔｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ，ｓｔａｈｅｆｏｕｎｄａｉｔｏｎｏｆｔｈｅｓｔｅａｄｙｔｅｍｐｅｒａｔｒｅｕｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｈｅａｔｉｓｄｓｉｐａｔｉｏｎｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅａｃｈｐａｒｔｉｎｍｏｔｏｒｎｄａｈｅｔｅｑｕｉｖｌｅａｔｕｈａｔｅｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｆｏａｉｒｇａｐｂｅｔｗｅｅｎｈｅｔｒｏｔｏｒｎｄａｓｔａｔｏｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｇｎｔｏｈｅｔｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｉｔｄｉｏｎｎｄａｈｅｔｅｑｕｉｖｌｅａｍｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓａｎｄｍａｔｅｉｒｌａｐｏｐｒｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ，ｈｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｆｅｌｄＷｓａｄｅｉｒｖｅｂｙＯｎｅ・ｗａｙｃｏｕｐｌｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ，ｂａｓｅｄｏｎｈｅｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｌｔｕｓｏｆｅｌｃｔｅｒｏｍａｇｎｅｉｔｃｉｆｅｌｄ．ｔｈｅ
研究与设计；ＥＭＣＡ
迫札与控制应用２０１５，４２（１）
异步电机三维电磁场及温度场耦合仿真分析术
陈华毅，杨明发（福州大学电气工程与自动化学院，福建福州３５０１０８）