本文關鍵詞：永磁同步電機溫升建模及冷卻性能分析

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【摘要】：電機是電動汽車的核心部件,電機運行過程必然產生能量損耗,這部分損耗就是電機發(fā)熱的主要熱源。電機單位體積內損耗過大,或冷卻性能差都可能導致溫度過高,縮短電機使用壽命,甚至損壞電機。本文主要研究永磁同步電機的損耗及溫度分布,并提出了冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計方案,論文主要工作如下:首先,根據(jù)電機學的基本知識,建立了永磁同步電機仿真模型,分析了轉速和負載對銅耗的影響;采用三種方法計算定子鐵耗,實驗證明對徑向磁密和切向磁密分別進行傅立葉分解計算得到的鐵耗更接近實際值;采用有限元法計算轉子渦流損耗,仿真發(fā)現(xiàn)本電機轉子的渦流損耗較小,可忽略;利用公式法計算得到不同轉速下的機械損耗。其次,根據(jù)傳熱學和流體力學的理論知識,研究了流體的冷卻性能和流動特性,建立了電機的熱網(wǎng)絡計算模型,計算得到電機各節(jié)點的平均溫度。研究表明,電機各節(jié)點的溫度隨著入口水流量增加而略微降低,而隨著入口水溫的增加幾乎同數(shù)值增加。再次,通過簡化模型研究了冷卻結構對電機溫升的影響,確立了螺旋水道的結構尺寸。建立了電機溫升三維有限元模型,仿真得到電機各部件的溫度分布,并與熱網(wǎng)絡模型對比。研究表明,有限元法和熱網(wǎng)絡計算結果一致,有限元法更加直觀、具體。最后,設計了電機的溫升試驗,并采集了額定工況各采集點的溫度與仿真值作對比,驗證了電機溫升模型的正確性。在實驗和仿真的基礎上提出了機殼的優(yōu)化方案,為電機冷卻系統(tǒng)設計提供參考。
【關鍵詞】：永磁同步電機 結構優(yōu)化 冷卻性能 損耗 溫升
【學位授予單位】：上海電機學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題來源及背景意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 電動汽車及電機的發(fā)展11-12
• 1.2.2 電機溫升影響因素的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 電機冷卻系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 電機溫升計算方法的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 研究內容15-17
• 第二章 永磁同步電機工作原理及損耗分析17-36
• 2.1 引言17
• 2.2 永磁同步電機工作原理17-18
• 2.3 永磁同步電機損耗分析18-34
• 2.3.1 繞組銅耗18-20
• 2.3.2 鐵耗分析20-30
• 2.3.3 轉子渦流損耗30-32
• 2.3.4 機械損耗32-34
• 2.4 本章小結34-36
• 第三章 電機溫度場與流體場理論分析與計算36-54
• 3.1 引言36
• 3.2 流體力學的基本理論及其在電機溫升研究中的應用36-41
• 3.2.1 機殼內冷卻液的對流換熱系數(shù)及流動特性37-40
• 3.2.2 機殼表面的對流換熱系數(shù)40
• 3.2.3 定子端面的對流換熱系數(shù)40
• 3.2.4 轉子端面的對流換熱系數(shù)40-41
• 3.3 傳熱學的基本理論及其在電機溫升研究中的應用41-53
• 3.3.1 熱傳遞的基本方式41-42
• 3.3.2 電機等效熱網(wǎng)絡計算42-53
• 3.4 本章小結53-54
• 第四章 電機三維溫度場的有限元建模與分析54-73
• 4.1 引言54
• 4.2 不同冷卻機殼結構對電機冷卻性能的影響54-58
• 4.2.1 計算模型54-55
• 4.2.2 邊界條件及載荷條件55
• 4.2.3 仿真結果55-58
• 4.3 冷卻機殼機構尺寸對電機冷卻性能的影響58-61
• 4.3.1 計算模型58-59
• 4.3.2 邊界條件及載荷條件59
• 4.3.3 仿真結果59-61
• 4.4 電機有限元模型的建立61-69
• 4.4.1 計算模型61-64
• 4.4.2 載荷條件64-65
• 4.4.3 邊界條件65-66
• 4.4.4 電機溫升仿真66-69
• 4.5 負載對電機溫升的影響69-70
• 4.6 冷卻液入口條件對溫升的影響70-72
• 4.7 本章小結72-73
• 第五章 電機溫升試驗73-82
• 5.1 引言73
• 5.2 實驗臺架的搭建73-75
• 5.3 數(shù)據(jù)分析75-78
• 5.4 冷卻結構的進一步優(yōu)化分析78-81
• 5.5 本章小結81-82
• 第六章 總結與展望82-84
• 6.1 總結82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考 文獻84-89
• 致謝89-90
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果90

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本文編號：847887