国产软件shonTA基于有限元法与热网络法深度耦合油冷电机三维热分析

一、仿真提升电机设计性能

本文根据电机的运转特点和结构特点，使用shonDy与shonTA对油冷电机进行流热耦合仿真分析（如图1）。shonTA将有限元法与热网络法深度耦合，可用于电机的三维热分析。

• 实体零件使用有限元网格模拟

• 零件装配采用接触热阻连接

• 润滑油等使用控制体节点模拟

• 外部环境使用边界节点模拟

图4 气体与壁面传热模型

二、油冷电机流体分析

（3）计算结果

图8是冷却油在电机内部的粒子分布，颜色越深则代表冷却油越多。可以清楚的看到，冷却油在壳体管道和电机底部的储油腔粒子密度较大。从端面可以看到，在离心力的作用下，冷却油被充分的甩了起来，可以达到冷却电机内腔中其他部件的目的。

图8 电机内部冷却油粒子密度分布

下图分别是电机旋转体与壳体的热传导系数（HTC）分布，这是计算热传导与热对流的关键参数之一，shonDy可以根据电机材料特性，工作特性计算出不同部件的热传导系数，为热分析提供数据参考。

图9旋转体HTC

图10 固定体HTC

三、油冷电机三维热分析

运用有限元软件对油冷电机温度场分析的边界条件进行设置，定义冷却油的初始温度，出口压力等条件。建立油冷电机温度场分析模型，结合流场计算分析得到的HTC数据，设置计算参数，计算得到的温度场结果如下图。

图11  油冷电机温度场云图

图12 各部件的温升曲线

由图11可知，在稳定状态下电机的绕组温度最高，整体温差不大。由电机润滑分析可知，冷却油可直接喷淋在电机两端的绕组位置，可以有很好的对绕组进行冷却。与水冷电机相比，油冷电机的绕组温升可以得到很好的控制。图12为油冷电机各部件的温升曲线，在达到温度平衡后，计算结果趋于稳定。

图13为shonTA软件在进行油冷电机三维热分析计算时的收敛性曲线，可以看到在设置的计算步长中，shonTA具有很好的计算收敛性。

图13 计算收敛性

三、油冷电机热流耦合公开课

以上就是笔者关于基于舜云shonTA软件的电机三维热平衡分析，如有不当，欢迎批评指正，受仿真秀平台的邀请，11月13日20时，笔者将在仿真秀平台公开直播《油冷电机热流耦合仿真的解决方案》以下是课程大纲（欢迎进群 交流和领取课程相关资料）：点击下图可以进入直播间观看视频及回看。