近年來,綠色環(huán)保理念備受關(guān)注,低碳節(jié)能產(chǎn)品成為了研究熱點。在汽車行業(yè),電動汽車由于環(huán)保、高效等優(yōu)點成為了必然趨勢。本課題所研究的電機作為電動汽車的驅(qū)動電機,除了輸出額定扭矩之外,還需要在低速時短時輸出大扭矩,高速時持續(xù)輸出較大功率。與額定工況相比,電機在最大轉(zhuǎn)矩工況銅耗大幅增加;電機在最高轉(zhuǎn)速工況時繞組的附加損耗和永磁體渦流損耗也大幅增加,這對電機的冷卻和散熱提出了更高的要求,有必要對電機的發(fā)熱和冷卻作深入研究。本課題從電機損耗分析、冷卻系統(tǒng)設(shè)計以及散熱規(guī)律等方面對電機額定工況和極限工況下的熱特性展開研究:首先,對高轉(zhuǎn)矩密度電機的損耗進行研究。從改善散熱角度出發(fā),電機繞組采用扁銅線,并在此基礎(chǔ)上對扁銅線繞組附加銅耗規(guī)律和抑制方法進行分析。從提高溫度場計算準確性角度出發(fā),對鐵耗分布、永磁體渦流損耗抑制方法、變頻供電時電機損耗的變化規(guī)律進行研究。對比分析額定工況與極限工況時附加銅耗規(guī)律以及變頻供電對損耗的影響規(guī)律。其次,對高轉(zhuǎn)矩密度電機的冷卻系統(tǒng)進行研究。從增強繞組冷卻效果角度出發(fā),在機殼水冷的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種定子浸油冷卻結(jié)構(gòu)。結(jié)合定子浸油冷卻的特點,通過優(yōu)化隔板位置、優(yōu)化隔板端部尺寸、... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

趨膚效應和鄰近效應

a) 趨膚效應 b) 鄰近效應圖 1-1 趨膚效應和鄰近效應 國內(nèi)外有很多研究附加銅耗的文獻，主要東南大學劉凱等人以無刷直流永磁電機為渦流損耗的影響[18]。文中分析指出：電流相位電頻率和線徑是影響渦流損耗的關(guān)鍵因素。華中科技大學李大偉等人以一個 10極12對象分析電機附加銅耗[14]。繞組采用線徑為 組的渦流損耗和環(huán)流損耗，如圖 1-3。從圖中可渦流損耗和環(huán)流損耗都較小。當轉(zhuǎn)速從 2000r銅耗由直流損耗的 0.33 倍變?yōu)?5.5 倍，附加銅并繞導線環(huán)流較大。在 120°時電流最大值超應考慮環(huán)流對電磁、熱的影響。

a) 趨膚效應 b) 鄰近效應圖 1-1 趨膚效應和鄰近效應 圖 1-2 并繞導線環(huán)流國內(nèi)外有很多研究附加銅耗的文獻，主要針對圓導線繞組。東南大學劉凱等人以無刷直流永磁電機為研究對象分析線徑以及電流對渦流損耗的影響[18]。文中分析指出：電流相位、幅值對渦流損耗的影響較小；電頻率和線徑是影響渦流損耗的關(guān)鍵因素。華中科技大學李大偉等人以一個 10極12槽集中繞組永磁同步電機為研究對象分析電機附加銅耗[14]。繞組采用線徑為 1.5mm 的圓導線，同時考慮了繞組的渦流損耗和環(huán)流損耗，如圖 1-3。從圖中可看出：當轉(zhuǎn)速為 2000r/min 時，渦流損耗和環(huán)流損耗都較小。當轉(zhuǎn)速從 2000r/min 上升到 8000r/min 時，附加銅耗由直流損耗的 0.33 倍變?yōu)?5.5 倍，附加銅耗不可忽略。從圖 1-3 b)可看出：并繞導線環(huán)流較大。在 120°時電流最大值超過 30A，電流最小值接近-20A，應考慮環(huán)流對電磁、熱的影響。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]集總參數(shù)熱路結(jié)合溫度場和流場的電機永磁體溫升分析方法[J]. 曾穎宇,蔣曉華.  清華大學學報(自然科學版). 2018(01)
[2]高功率密度電機三維溫度場計算及導熱優(yōu)化研究[J]. 李立毅,張江鵬,閆海媛,于吉坤.  中國電機工程學報. 2016(13)
[3]永磁同步電機不同工況下定轉(zhuǎn)子鐵耗分析[J]. 王鵬,陳陽生,陳致初.  機車電傳動. 2012(01)
[4]超高速永磁同步發(fā)電機的多復合結(jié)構(gòu)電磁場及溫度場計算[J]. 張曉晨,李偉力,邱洪波,程樹康.  中國電機工程學報. 2011(30)
[5]電動汽車電機的要求和發(fā)展趨勢[J]. 呂宏.  汽車零部件. 2011(04)
[6]飛輪儲能用高速永磁電機轉(zhuǎn)子的渦流損耗[J]. 田占元,祝長生,王玎.  浙江大學學報(工學版). 2011(03)
[7]PMSM定子鐵耗與磁極渦流損耗計算及其對溫度場的影響[J]. 張洪亮,鄒繼斌,陳霞,江善林.  微特電機. 2008(05)
[8]趨膚效應的實驗研究[J]. 魯百佐,劉志存.  物理測試. 2004(04)

博士論文
[1]高速永磁同步電機的損耗分析與溫度場計算[D]. 江善林.哈爾濱工業(yè)大學 2010

碩士論文
[1]高轉(zhuǎn)矩密度集中繞組永磁電機槽內(nèi)油冷系統(tǒng)研究[D]. 王云鵬.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]永磁同步電機溫升建模及冷卻性能分析[D]. 劉婉.上海電機學院 2016
[3]電動汽車用輪轂電機油冷散熱的溫度場分析[D]. 陳博.天津大學 2014
[4]永磁同步電機的熱路模型研究[D]. 汪文博.浙江大學 2014
[5]車用永磁同步電機的鐵耗計算[D]. 張涵.上海交通大學 2014
[6]永磁同步輪轂電機發(fā)熱及散熱問題的研究[D]. 梁培鑫.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[7]電動汽車用輪轂電機溫度場的分析與計算[D]. 賈珍珍.天津大學 2012
[8]高速永磁同步電機損耗及熱特性的研究[D]. 孫芝茵.哈爾濱工業(yè)大學 2011



本文編號：3038040