【摘要】：汽車電動輪技術(shù)極大地簡化了電動車輛的機械傳動部分,具有驅(qū)動傳動鏈短、傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,同時也存在散熱環(huán)境差、散熱困難的難題。本文以采用多級永磁同步電機并聯(lián)工作的電動輪為研究對象,以開發(fā)具有完全獨立散熱體系的電動輪分布式驅(qū)動系統(tǒng)為目標,針對電動輪損耗生熱、散熱方式設(shè)計與選擇、溫升分布、內(nèi)外流場仿真以及散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題進行了詳細的研究和分析。主要研究內(nèi)容如下:(1)對電動輪中子電機各部件功率損失的產(chǎn)生原因和分布情況進行了分析,明確了具有完全獨立散熱體系的電動輪的散熱需求,為后續(xù)溫度場分析和散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。(2)在總結(jié)目前電機主要散熱技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合電動輪工作環(huán)境和特點,提出了類似于制冷循環(huán)的電動輪熱交換系統(tǒng),并對其可行性進行了探討。結(jié)合目前技術(shù)條件對比分析后,最終選擇了獨立風(fēng)冷散熱方式。(3)針對獨立風(fēng)冷散熱電動輪的雙定子電機模型,應(yīng)用Fluent軟件作為仿真手段,建立了溫度場和流場的仿真模型,計算得到了電機溫升分布情況和內(nèi)部流場特性,進一步提出了改善電機散熱效果的途徑。(4)對整車工作環(huán)境條件下電動輪的外流場進行了計算,分析了電動輪外部流場特性,研究了電動輪外流場的分布對其散熱效果的影響,為優(yōu)化電動輪散熱性能提供了方向。(5)進一步研究獨立風(fēng)冷散熱電動輪散熱性能的影響因素,包括外界環(huán)境溫度、風(fēng)速以及電機殼體的散熱翅片的形狀、密度、排列角度參數(shù)。通過對比分析和優(yōu)化,提出了具有提高電機殼體對流換熱系數(shù)、改善電動輪散熱性能作用的翅片設(shè)計方案。本論文研究的汽車電動輪獨立散熱設(shè)計及內(nèi)外流場計算分析方法,為簡化電動輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提出了一種途徑,同時對于采用非獨立散熱系統(tǒng)的電動輪設(shè)計也具有參考價值。
【圖文】：

圖 3.1 轉(zhuǎn)子風(fēng)扇結(jié)構(gòu)Fig.3.1 Structure of rotor fan立流場仿真模型，應(yīng)對電機內(nèi)部空動的動力源為轉(zhuǎn)子風(fēng)扇，由于轉(zhuǎn)子，導(dǎo)致環(huán)流通道內(nèi)的空氣層中存在附近的空氣產(chǎn)生軸向速度，部分空另一部分空氣在流動方向上會受到氣處于急劇變化的湍流狀態(tài)，所以周圍的流體具有很大的旋轉(zhuǎn)速度，用，周向速度較小且梯度變化較大，需要采用滑移網(wǎng)格（sliding mesh。

(a) 速度矢量圖 (b) 速度云圖及流線圖圖 3.3 電機內(nèi)部流場速度云圖及速度矢量圖Fig.3.3 Velocity contour and velocity vector for the motor’s internal flow field電機內(nèi)流場的速度矢量圖顯示，流場內(nèi)最高速度出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子附近，尤其是轉(zhuǎn)子風(fēng)扇孔頂端以及氣隙處，，表明流動的氣體在轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)附近產(chǎn)生。電機內(nèi)空氣通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)形成環(huán)流，但在由于電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，空間狹小，空氣在與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的碰撞中產(chǎn)生了一些速度較低的渦流。3.4.2 溫度場分析圖 3.5 給出了電機轉(zhuǎn)速為3000r/min時，其主要部件的平均溫度分布云圖，其中繞組、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子和永磁體的溫度較高，而溫度最高的為電機繞組。這是由于線圈中較高電流產(chǎn)生了較高的銅損，這與電機在該條件下對高轉(zhuǎn)矩特性的要求有關(guān)。線圈部分的熱量集中會損壞絕緣體，降低永磁體部分的磁通密度，從而降低輸出功率。因此，電機內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量必須及時傳遞交換至外界，才能保證其可靠運行。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【參考文獻】

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本文編號：2662619