轴流风扇电机性能模拟及散热优化设计单位

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三、电机温度场模拟分析
几何创建
机壳温度分布 网格划分 边界条件设置 求解 结果分析
刷盆温度分布
温度超出安全范围值时， 热保护器即跳开。
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四、电机散热优化
现状描述： 由于整车装配中风扇的安装空间越来越小，但性能要求越来 越高，电机功率增大，体积减小，发热问题严重。 针对电机发热情况，在风叶轮毂处开孔，使更多气流进入轮 毂内部对电机散热。
一、课题背景
轴流冷却风扇用于发动机的冷却系统和空调系统等的水箱、冷凝器等的风冷散热
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一、课题背景
SHROUD
Flapper door
护风罩
风门
MOTOR
电机
FAN
风扇
按照电机数量分为: ……….. 按照装配位置分为: ……….. 按照电机调速方式可以分为: ………..
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电机模拟性能&测试性能对比
结论：
•对比仿真结果与实验测试结果，仿真结果可靠性较高，数值结果和相对精度可以 满足工程需要 •仿真设计方法可节约开发周期，在更大程度上减少设计结果对设计人员经验的依 赖性，有利于我公司掌握电机性能的数值模拟和优化分析。
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三、电机温度场模拟分析 Ansoft软件不仅可以模拟电机各性能参数，同时可以模拟电机损耗，作为 电机温度场模拟的输入参数。
磁 力 线 分 布
磁 密 分 布
结果分析
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二、电机性能分析 电机静态场分析结果（路径查看）
气隙磁密
转子轭部磁密
定子轭部磁密
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齿部磁密
二、电机性能分析 电机瞬态场分析结果
t=x时磁密分布
t=x时磁力线分布
输出转矩随时间变化
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二、电机性能分析
Simulation
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
四、电机散热优化 环形渐扩结构 加强筋 导叶
散热优化方案： 1. 2. 3.
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四、电机散热优化
为评估开孔散热影响，需模拟流场及温度场状态，进行定性分析。
几何创建
Inlet Domain
网格划分 边界条件设置
Rotate Domain Outlet Domain
求解 结果分析
轴流风扇电机性能模拟及散热优化设计
单位： 参赛人员：
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某知名汽车品牌轴流风扇
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目录
一、课题背景
二、电机性能分析 • 电机设计参数 • 电机性能仿真 三、电机温度场分析
• 有限元分析电机温度分布 四、电机散热优化设计 • 优化方案 • 模拟分析 • 结论
五、结论及展望
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换向器及电刷参数
换向器类型：xxxxxx 换向器直径：xxmm 换向器长度：xxxmm 换向器片间绝缘：xxmm 电刷宽度：xxmm 电刷长度：xxxxxmm 电刷对数：x 电刷角度偏移：x 电刷压降：xV 电刷压力：xg/mm² 摩擦系数：x
绕组连接方式图示
二、电机性能分析
几何创建
网格划分 边界条件设置
一、课题背景
评价指标
电机几何复杂程度 对经验参数的依赖 简单 完全依赖
经验公式
不限
ANSOFT
不限
试验
不完全依赖
不依赖
预测成本
预测周期 预测信息量 预测可靠性
最低
最短 很少 最差
较低
较短 最详细 较好
最高
最长 较多 最好
现状描述： 由于日趋激烈的竞争环境及客户对项目进度的要求越来越高，需要零配件企业尽快拿 出解决方案，Ansoft软件可以快速模拟出电机输出特性，有利于设计人员及时调整方案，大 大节省了反复制作样机的时间，使得开发周期大大缩短。 同时，电机温升过高会严重影响电机的性能，出现高温退磁及零件快速老化等不利因素， 如何快速模拟电机温度场并优化电机散热结构显得至关重要。
电机模型 求解
结果分析
定子外径：Фxmm 转子外径: Фxmm 叠厚：xmm 气隙：xmm 极数：xx极 槽数: x槽 绕线方式: x
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二、电机性能分析
几何创建
网格划分 边界条件设置 求解 结果分析
On Selection 剖分设置： 基于单元长度设置 三角形单元格 气隙处加密设置
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二、电机性能分析 电机设计参数 额定指标
额定功率 母线电压 极数 额定转速 电刷压降 xxxW xxV x xxxxrpm x.xV
定子冲片及槽型结构
转子槽数：xx 转子外径:xxmm 转子内径：xxmm 转子槽尺寸：xxxxxxx 轴向长度（叠厚）：xxmm 叠压系数：x.xx 硅钢片牌号： xxxx
直流有刷电机图示
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二、电机性能分析 绕组连接方式
绕组形式:叠绕组 复倍系数:x 虚槽数：x 每槽导体数：xx 绕组跨距：x 并绕根数：x 绕组线径：xxmm 绕组双边绝缘厚度：xxx
定子冲片及磁钢尺寸
气隙厚度：xxmm 定子外径：xxmm 定子内径：xx7mm 轴向长度：xxmm 叠压系数：x 机壳牌号：x 极弧系数：x 永磁体厚度：xxmm 磁钢牌号：x 磁钢剩磁：xT 磁钢矫顽力：x
旋转区叶尖与壁面保留x间隙
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四、电机散热优化
几何创建
网格划分 边界条件设置 求解 结果分析
•为避免因为网格密度不足而造成计算不可靠的影响，对计算域进行加大网格密度的验证，对不同 网格数量下的风叶进行模拟，误差基本可以忽略，说明该网格密度足够，其计算结果是可靠的。 •风叶旋转区进行局部加密
二、电机性能分析
几何创建
网格划分 边界条件设置 求解 结果分析
主从边界条件：Master/Slave Boundary 狄里克莱边界条件：Vector Potential Boundary
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二、电机性能分析 电机静态场分析结果（磁力线、磁密分布）
几何创建
网格划分 边界条件设置 求解
几何创建
网格划分 边界条件设置 求解 结果分析
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三、电机温度场模拟分析 Ansoft软件不仅可以模拟电机各性能参数，同时可以模拟电机损耗，作为 电机温度场模拟的输入参数。
几何创建
网格划分 边界条件设置 求解 结果分析 Copper Loss x Iron core Loss x Frictional & Windage Loss x 环境温度：x度 铜耗W 铁耗W 摩擦损耗W 电刷损耗 W Brush Loss x 总损耗 W Total Loss x