【摘要】：隨著國(guó)家對(duì)于電動(dòng)汽車的重視以及科研投入的加大,純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)突破了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)瓶頸,發(fā)展迅速。作為電動(dòng)汽車核心組件的永磁同步電機(jī)兼有效率和功率密度高等優(yōu)點(diǎn),但由于汽車空間的限制和對(duì)電機(jī)功率的追求,總希望設(shè)計(jì)出功率密度更高的永磁同步電機(jī)。而電機(jī)的功率密度越高,其發(fā)熱問題就越嚴(yán)重,過高的溫升對(duì)電機(jī)的性能以及壽命都是一個(gè)威脅,所以急需研究和解決永磁同步電機(jī)的溫升與發(fā)熱問題。本文首先介紹在節(jié)能減排的需求下電動(dòng)汽車發(fā)展的背景以及國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)永磁同步電機(jī)溫升和冷卻水道的研究進(jìn)展。為了準(zhǔn)確計(jì)算永磁同步電機(jī)各部分的損耗,本文從各種損耗的理論計(jì)算公式入手,利用Maxwell電磁場(chǎng)仿真軟件,通過瞬態(tài)場(chǎng)分析計(jì)算了 80kW永磁同步電機(jī)各種工況下的定、轉(zhuǎn)子鐵耗,繞組銅耗和永磁體渦流損耗。計(jì)算得到各部分損耗之后,利用Motor-CAD軟件,建立了永磁同步電機(jī)的熱網(wǎng)絡(luò)模型,計(jì)算了永磁同步電機(jī)各種工況下的熱場(chǎng)分布,并將各工況計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。又利用UG(UnigraphicsNX)軟件,建立了永磁同步電機(jī)1:1的三維實(shí)體模型,應(yīng)用三維有限元方法對(duì)電機(jī)的溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算。仿真計(jì)算中,將電機(jī)各個(gè)部分的損耗值換算為熱流密度值,給定各部分的邊界條件,利用Fluent軟件計(jì)算電機(jī)各工況溫度場(chǎng)分布,并將各工況計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。為了進(jìn)一步考察永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)與冷卻方式設(shè)計(jì)的合理性,本文用Fluent軟件計(jì)算分析了電機(jī)采用兩種不同形狀水道時(shí)的溫度場(chǎng)分布,并對(duì)螺旋形水道采用不同注水方式時(shí)電機(jī)的溫升進(jìn)行了計(jì)算;之后,研究了冷卻液注入速度對(duì)電機(jī)溫升的影響,找到該電機(jī)最優(yōu)的冷卻液注入速度。總之,本文通過對(duì)永磁同步電機(jī)多工況熱特性及冷卻水道的研究,得出的結(jié)論可以指導(dǎo)相似電機(jī)的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn),具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

向長(zhǎng)度與徑向直徑比值不大時(shí)，采用軸向Ｚ字型和螺旋形水冷系統(tǒng)對(duì)于電機(jī)的溫逡逑升影響不大，兩者的冷卻效果接近，但是軸向型水路流阻是螺旋型水道流阻的很多逡逑倍，泵消耗的功率也較大。水道形狀如圖１－２所示。對(duì)于高速電機(jī)，定、轉(zhuǎn)子之間逡逑氣隙空氣流速較大，而端部腔體內(nèi)空氣基本不與外界空氣交換，空氣流動(dòng)性較差，，逡逑轉(zhuǎn)子散熱很困難，這樣就導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的溫度很高，甚至高于定子的溫度。水道寬度、逡逑水道數(shù)以及冷卻水速的增加可以有效降低電機(jī)的溫升，但是當(dāng)其達(dá)到一定的程度逡逑時(shí)，再繼續(xù)增大對(duì)于電機(jī)的溫升影響不大，電機(jī)各部件溫升逐漸趨于穩(wěn)定，論文還逡逑指出冷卻水的初始溫度對(duì)電機(jī)溫升影響較大，因此可以適當(dāng)?shù)母淖兝鋮s水溫，達(dá)到逡逑降低電機(jī)溫升的目的。逡逑㏒緬義希幔┲嵯潁謐中嗡厘危猓┞菪嗡厘義賢跡保插澹謐中斡肼菪嗡勞佳義希疲椋紓澹保插澹阱澹媯錚睿翦澹悖瑁幔睿睿澹戾澹螅簦潁酰悖簦酰潁邋澹幔睿溴澹螅穡椋潁幔戾澹悖瑁幔睿睿澹戾澹螅簦潁酰悖簦酰潁邋義銜南祝郟玻常葜醒繡沉擻來歐緦?duì)发稻l露瘸〖撲慵胺治觶詡撲闥鷙牡墓義銑討蟹⑾侄ㄗ映蓍畈康乃鷙牟鉅轂冉洗螅撲闥鷙牡墓討薪ㄗ擁某薟坑腴畈垮義希靛義

本文編號(hào)：2625785