高功率密度电机损耗及温度场分布特性研究

微特电机 ›› 2026, Vol. 54 ›› Issue (3): 42-47.

高功率密度电机损耗及温度场分布特性研究

张龙隆^1,2,杨厚发^1,2,李玉杰^1,2

1. 贵州航天林泉电机有限公司,贵阳 550008; 2. 国家精密微特电机工程技术研究中心,贵阳 550008

出版日期:2026-03-28 发布日期:2026-03-27
作者简介:张龙隆( 1996—) ,男,硕士生,助理工程师,从事永磁直流电机设计与研发。杨厚发( 1994—) ,通信作者,男,中级工程师,从事永磁直流电机设计与研发。

Loss and Temperature Field Distribution of High Power Density Motor

ZHANG Longlong^1,2,YANG Houfa^1,2,LI Yujie^1,2

1. Guizhou Aerospace Linquan Motor Co. ,Ltd. ,Guiyang 550008,China; 2. National Engineering Research Centre for Precision Microtechnology,Guiyang 550008,China

Online:2026-03-28 Published:2026-03-27

摘要/Abstract

摘要： 为探究永磁直流电机内部温度场分布规律,本文以某型号永磁直流电机为研究对象,分析电机损耗机理,再结合传热学相关理论,建立永磁直流电机的三维温度场分析模型进行温度场求解。结果表明,绕组损耗是电机的主要热源,换向器与电刷部分由于接触面积较小,所以温升最高,其余零组件的温度以换向器和电刷为中心,做温度梯度递减。通过实验证明,仿真温度和实验温度随时间变化的趋势一致,相对误差为 2. 9%,验证了该分析方法的可靠性。本研究可为永磁直流电机的热管理和设计优化提供理论依据和实践参考。

关键词: 电机, 损耗, 传热, 有限元, 温度场

Abstract: To explore the distribution law of the internal temperature field of permanent magnet DC motors,this paper takes a certain type of permanent magnet DC motor as the research object, analyzes the motor loss mechanism, and then establishes a three-dimensional temperature field analysis model of the permanent magnet DC motor combined with relevant heat transfer theories to solve the temperature field. The results show that the winding loss is the main heat source of the motor. Due to the small contact area,the commutator and brush part has the highest temperature rise,and the temperature of other components decreases in a temperature gradient centered on the commutator and brush. Experiments verify that the variation trends of the simulated temperature and the experimental temperature with time are consistent,with a relative error of 2. 9%,which confirm the reliability of the proposed analysis method. This study can provide a theoretical basis and practical reference for the thermal management and design optimization of permanent magnet DC motors.

Key words: motor, power loss, heat transfer, finite element, temperature field

中图分类号:

TM351

张龙隆, 杨厚发, 李玉杰. 高功率密度电机损耗及温度场分布特性研究[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 42-47.

ZHANG Longlong, YANG Houfa, LI Yujie. Loss and Temperature Field Distribution of High Power Density Motor[J]. Small & Special Electrical Machines, 2026, 54(3): 42-47.

[1]	梁宇飞, 狄思思, 李华峰. 基于有效集筛选的超声电机无模型控制策略[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 11-15.
[2]	钟冠鸣. 皮带输送电滚筒高功率密度永磁同步电机设计[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 22-26.
[3]	王鹤潼, 佟文明. 交错磁极混合励磁发电机调磁特性分析[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 27-31.
[4]	陈　辰, 徐金燕, 李志鹏. 有刷直流电机换向片间短路故障数值仿真分析与实验[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 37-41.
[5]	梅　谦, 蔡　辉. 一种互感耦合下的SRM无位置传感器控制策略[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 48-53.
[6]	李耀华, 郭伟超, 王钦政, 王自臣, 高　赛, 种国臣, 徐志雄, 刘亚辉, 张　茜, 黄汉旋. 基于MRAS参数辨识的表贴式永磁同步电机增量式模型预测电流控制研究[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 60-68.
[7]	卢友文, 李培祥, 王加州, 柯栋梁. 基于陷波器谐波抑制的永磁同步电机预测电流控制[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 69-74.
[8]	王新宇, 王　成, 颜秉政, 亓美胜. 基于CNN-LSTM的风力发电机轴承损伤状态预警算法[J]. 微特电机, 2026, 54(3): 75-78.
[9]	王亚玮, 甘　峰, 吴磊磊, 袁禹杰, 张树荣, 杨　雄, 赵海宾, 杨成涛, 曲荣海. 外转子永磁电机永磁磁动势编辑与优化设计[J]. 微特电机, 2026, 54(2): 1-6.
[10]	华　涛, 王爱元. 不等匝绕组在自起动同步磁阻电机中的应用[J]. 微特电机, 2026, 54(2): 7-12.
[11]	张书宽, 曹方舟, 张佳卉, 刘　朔, 曹元福, 常　超, 纪玉龙. 双转子对转永磁同步电机电磁设计与性能分析[J]. 微特电机, 2026, 54(2): 20-25.
[12]	史忠震, 许贞俊, 卓　亮. 永磁力矩电机温度场分析与冷却结构设计研究[J]. 微特电机, 2026, 54(2): 26-29.
[13]	肖峰. 基于热网络法的油冷电机温度估算 [J]. 微特电机, 2026, 54(2): 30-37.
[14]	申忠利, 尹亮杰, 谢七月, 欧师军. 基于外转子开槽的永磁辅助开关磁阻电机抑制振动设计与分析[J]. 微特电机, 2026, 54(2): 38-44.
[15]	杨志强. 车床尾置直驱主轴用永磁电机极槽配合设计[J]. 微特电机, 2026, 54(2): 45-49.