电机温升仿真分析规范

电机温升仿真分析规范目录1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 软件设施 25 输入数据 26 分析流程 26.1 建模及网格划分 26.2 求解器设置 36.3 计算及输出结果 57 分析数据处理及结果评价 77.1 数据处理 77.2 结果评价 77.3 分析报告 7电机温升仿真分析规范范围本规范规定了电机温升仿真分析的要求，用以规范仿真工程师对电机有限元分析时电机模型和参数设置，以提高电机有限元分析的一致性。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。整车CAE通用建模规范电机电磁仿真建模规范电机转矩、损耗与效率仿真分析规范GB/T2900.25-2008电工术语旋转电机术语和定义术语和定义可参照GB/T2900.25执行。（电机）温升电机从开始起动，到稳定运行状态，温度逐渐上升。当电机处于热量平衡状态，温度不再升高时，电机的温度与环境温度之差称为电机温升。（电机的）最高允许温度电机在此温度下长期运行，绝缘材料的物理、化学、机械和电气特性不发生显著地恶性变化。如超过此温度，则绝缘材料的性能将发生劣化，或引起快速老化。电机的最高允许温度，是由绝缘材料的耐热等级确定的。绝缘等级绝缘等级是指电机或变压器绕组采用的绝缘材料的耐热等级，见表1所示。表1电机绝缘等级绝缘的温度等级AEBFH最高允许温度（℃）105120130155180绕组温升限值（℃）607580100125性能参考温度（℃）8095100120145软件设施本规范推荐采用以下有限元仿真分析软件：MSC.NASTRAN2017及以上版本；OPTISTRUCT14.0及以上版本；Abaqus6.14及以上版本。输入数据电机温升仿真分析输入条件除了应满足《电机电磁仿真建模规范》及《电机转矩、损耗与效率仿真分析规范》，还应提供以下参数：电机完整三维模型，包括机座、端盖等零部件；电机材料的密度、比热容、导热系数等参数；机座、端盖及绕组、铁心表面对流换热系数，整机的辐射系数；实测（或仿真）电机的铜损、（定子铁心）铁耗等。分析流程稳态热分析，基本流程如下：建立三维模型，指派材料属性，划分网格；施加热载荷、接触；分析计算，输出绕组、机座、端盖温升及云图。建模及网格划分建模及简化取电机定子组件、机座和端盖装配的三维模型，作如下假设：不考虑转子及轴承装配结构；槽绝缘认为同定子铁心长度相同，无绝缘骨架结构，无层间绝缘；保留定子各槽内部的槽绝缘、槽楔，假设各部分紧密结合，无缝隙；不考虑定子出线及接线端子等结构；定子绕组为整体结构，散热面积为一个整体的面；外部固定螺钉、铆钉、铭牌、密封圈等排除掉；尽量简化成对称模型，通过对称平面分割，取其中一部分进行仿真分析。经以上假设，建立如下仿真模型。对称模型的对称平面应设置成绝热面。图1仿真模型(1/8模型)（示例）网格划分指派材料及网格划分，网格划分及尺寸可以参考《整车CAE通用建模规范》。图2划分网格（示例）求解器设置施加热载荷通过给定的铜损及铁耗，通过计算定子绕组及定子铁心的体积，获得绕组和铁心的生热率。作为仿真的发热激励源来进行计算。图3添加体积热源（示例）表面接触设置各零部件实体之间的接触，可以采用软件自动识别生成；对于槽绝缘表面接触，可能需要手动指定接触区域。忽略接触热阻。图4槽绝缘表面接触区域（示例）对流换热系数在机座及端盖外表面、绕组端部外表面及定子铁心表面施加对流换热系数。图5施加对流换热系数（示例）辐射系数在电机绕组、定子铁心及机座、端盖施加辐射系数。图6施加辐射系数（示例）计算及输出结果模型设置完毕后，计算并输出以下结果。图7机座表面温度云图（示例）图8绕组温度云图（示例）图9定子铁心温度云图（示例）图10槽绝缘温度云图（示例）图11端盖表面温度云图（示例）根据以上云图可输出各零部件最高温度，根据图8最高温度可得出绕组温升，根据整机最高温度可得出电机最大温升。分析数据处理及结果评价数据处理根据6.3图7至图11输出各相关绘图，输出绕组温升和电机最大温升。结果评价评价标准：电机的定子温升性能指标应满