基于有限元的汽车起动机温度场分析

摘要

随着对环境问题和石油资源的日益关注，加之城市拥堵问题的日益显现，使得启停系统在这两年得到了长足的发展。起动机作为启停系统的主要部件，也随之迎来了性能上严峻的考验。起动机的性能直接关乎汽车的能效和使用稳定性，而日益增加的使用频率将使起动机的热负荷相应的提高，这考验着起动机的散热性能，也影响电机的使用寿命和可靠性。
　　本文以某企业直流串励起动机产品为例，研究了直流电机的额定工况下的电磁特性，得到各部分损耗和温度分布。用磁场仿真软件Maxwell对额定工况的起动机进行电磁计算，获取电机稳定运行时的磁场分布及损耗分布。在ANSYS Workbench平台中联合Maxwell和Fluent进行计算，将电磁场计算得到的损耗值传递到Fluent中作为热源输入，计算起动机的温度场分布情况。模型的建立采用WB平台的建模模块，考虑到电机的对称性和计算量的大小，将分析对象定位电机的二维四分之一模型。考虑到起动机的实际工况及仿真简化，采用稳态温度分布来反映其散热性能。在Fluent平台中进行剖分及计算温度场分布，得到电机的各部分温度值。温度场呈集中态势，高温区域集中在励磁绕组和转子绕组中，最高温度为励磁绕组处的121℃，最低温度为机壳外表面的52℃。调研企业返修产品，可知起动电机的励磁绕组对热负荷敏感。从实际效果上验证了仿真结论。最后，结合起动机的温度场分布情况，提出了一些工艺及设计上的建议。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 温度场的计算方法

1.4 本文研究方案与研究内容

1.5 本章小结

第二章 起动机的电磁场分析

2.1 电机电磁场基础

2.2 模型建立

2.3 仿真设置

2.4 起动机电磁场仿真结果

2.5 本章小结

第三章 汽车起动机损耗及导热系数计算

3.1电机内损耗的计算方法

3.2 导热系数及表面散热系数的确定

3.3 本章小结

第四章 起动机温度场的有限元分析

4.1 传热学基础

4.2 电机的温度场模型及温升限度

4.3 起动机温度场仿真

4.4 电机温度场计算结果及分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2 展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢