随着计算机软硬件水平与有限元技术的发展,有限元法在众多复杂的工程问题中得到广泛应用。电机的发热与结构分析是电机设计和优化的重要组成部分。本文采用有限元法,通过电机模型的温度与结构分析,描述有限元在电机设计与优化中的应用。本文运用三维实体建模技术,利用SolidWorks成功构建了两种结构不同尺寸的空间弯曲型ESMAA的模型、发电机定子线棒和水路的有限元模型。基于有限元法进行ESMAA指节结构和尺寸设计。在原有的无中心通孔结构基础上提出新的优化结构模型—有中心通孔结构,利用COSMOSWorks进行两种结构模型的稳态与瞬态温度分析,研究了两种结构发热与散热的热耦合情况,验证新结构的优越性,并初步确定其尺寸设计参数。然后对新结构进行静力分析,得到模型的位移、应力和应变分布情况,研究了不同尺寸的合金丝、棒和中心孔情况下模型的弯曲程度,最终确定其尺寸设计参数。进行定子线棒的温度分析,得出电机运行时的水路温度控制标准。采用ANSYS CFX对线棒水路模型进行流体温度场分析,研究了线棒中铜管发生堵塞时水路出口温度,得出线棒出水口温度与堵塞的铜管数量之间的关系。研究表明,有限元法应用于新型电机的设计和大型电机运行优化等方面,可以为电机进行合理、可靠地设计和优化及安全运行提供理论指导。