高转矩密度电机极限工况下的热特性研究
发布时间：2021-02-17 13:18
近年来,绿色环保理念备受关注,低碳节能产品成为了研究热点。在汽车行业,电动汽车由于环保、高效等优点成为了必然趋势。本课题所研究的电机作为电动汽车的驱动电机,除了输出额定扭矩之外,还需要在低速时短时输出大扭矩,高速时持续输出较大功率。与额定工况相比,电机在最大转矩工况铜耗大幅增加;电机在最高转速工况时绕组的附加损耗和永磁体涡流损耗也大幅增加,这对电机的冷却和散热提出了更高的要求,有必要对电机的发热和冷却作深入研究。本课题从电机损耗分析、冷却系统设计以及散热规律等方面对电机额定工况和极限工况下的热特性展开研究:首先,对高转矩密度电机的损耗进行研究。从改善散热角度出发,电机绕组采用扁铜线,并在此基础上对扁铜线绕组附加铜耗规律和抑制方法进行分析。从提高温度场计算准确性角度出发,对铁耗分布、永磁体涡流损耗抑制方法、变频供电时电机损耗的变化规律进行研究。对比分析额定工况与极限工况时附加铜耗规律以及变频供电对损耗的影响规律。其次,对高转矩密度电机的冷却系统进行研究。从增强绕组冷却效果角度出发,在机壳水冷的基础上,设计了一种定子浸油冷却结构。结合定子浸油冷却的特点,通过优化隔板位置、优化隔板端部尺寸、...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
趋肤效应和邻近效应
a) 趋肤效应 b) 邻近效应图 1-1 趋肤效应和邻近效应 国内外有很多研究附加铜耗的文献，主要东南大学刘凯等人以无刷直流永磁电机为涡流损耗的影响[18]。文中分析指出：电流相位电频率和线径是影响涡流损耗的关键因素。华中科技大学李大伟等人以一个 10极12对象分析电机附加铜耗[14]。绕组采用线径为 组的涡流损耗和环流损耗，如图 1-3。从图中可涡流损耗和环流损耗都较小。当转速从 2000r铜耗由直流损耗的 0.33 倍变为 5.5 倍，附加铜并绕导线环流较大。在 120°时电流最大值超应考虑环流对电磁、热的影响。
a) 趋肤效应 b) 邻近效应图 1-1 趋肤效应和邻近效应 图 1-2 并绕导线环流国内外有很多研究附加铜耗的文献，主要针对圆导线绕组。东南大学刘凯等人以无刷直流永磁电机为研究对象分析线径以及电流对涡流损耗的影响[18]。文中分析指出：电流相位、幅值对涡流损耗的影响较小；电频率和线径是影响涡流损耗的关键因素。华中科技大学李大伟等人以一个 10极12槽集中绕组永磁同步电机为研究对象分析电机附加铜耗[14]。绕组采用线径为 1.5mm 的圆导线，同时考虑了绕组的涡流损耗和环流损耗，如图 1-3。从图中可看出：当转速为 2000r/min 时，涡流损耗和环流损耗都较小。当转速从 2000r/min 上升到 8000r/min 时，附加铜耗由直流损耗的 0.33 倍变为 5.5 倍，附加铜耗不可忽略。从图 1-3 b)可看出：并绕导线环流较大。在 120°时电流最大值超过 30A，电流最小值接近-20A，应考虑环流对电磁、热的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]集总参数热路结合温度场和流场的电机永磁体温升分析方法[J]. 曾颖宇,蒋晓华. 清华大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]高功率密度电机三维温度场计算及导热优化研究[J]. 李立毅,张江鹏,闫海媛,于吉坤. 中国电机工程学报. 2016(13)
[3]永磁同步电机不同工况下定转子铁耗分析[J]. 王鹏,陈阳生,陈致初. 机车电传动. 2012(01)
[4]超高速永磁同步发电机的多复合结构电磁场及温度场计算[J]. 张晓晨,李伟力,邱洪波,程树康. 中国电机工程学报. 2011(30)
[5]电动汽车电机的要求和发展趋势[J]. 吕宏. 汽车零部件. 2011(04)
[6]飞轮储能用高速永磁电机转子的涡流损耗[J]. 田占元,祝长生,王玎. 浙江大学学报(工学版). 2011(03)
[7]PMSM定子铁耗与磁极涡流损耗计算及其对温度场的影响[J]. 张洪亮,邹继斌,陈霞,江善林. 微特电机. 2008(05)
[8]趋肤效应的实验研究[J]. 鲁百佐,刘志存. 物理测试. 2004(04)
博士论文
[1]高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算[D]. 江善林.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]高转矩密度集中绕组永磁电机槽内油冷系统研究[D]. 王云鹏.哈尔滨工业大学 2017
[2]永磁同步电机温升建模及冷却性能分析[D]. 刘婉.上海电机学院 2016
[3]电动汽车用轮毂电机油冷散热的温度场分析[D]. 陈博.天津大学 2014
[4]永磁同步电机的热路模型研究[D]. 汪文博.浙江大学 2014
[5]车用永磁同步电机的铁耗计算[D]. 张涵.上海交通大学 2014
[6]永磁同步轮毂电机发热及散热问题的研究[D]. 梁培鑫.哈尔滨工业大学 2013
[7]电动汽车用轮毂电机温度场的分析与计算[D]. 贾珍珍.天津大学 2012
[8]高速永磁同步电机损耗及热特性的研究[D]. 孙芝茵.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3038040
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
趋肤效应和邻近效应
a) 趋肤效应 b) 邻近效应图 1-1 趋肤效应和邻近效应 国内外有很多研究附加铜耗的文献，主要东南大学刘凯等人以无刷直流永磁电机为涡流损耗的影响[18]。文中分析指出：电流相位电频率和线径是影响涡流损耗的关键因素。华中科技大学李大伟等人以一个 10极12对象分析电机附加铜耗[14]。绕组采用线径为 组的涡流损耗和环流损耗，如图 1-3。从图中可涡流损耗和环流损耗都较小。当转速从 2000r铜耗由直流损耗的 0.33 倍变为 5.5 倍，附加铜并绕导线环流较大。在 120°时电流最大值超应考虑环流对电磁、热的影响。
a) 趋肤效应 b) 邻近效应图 1-1 趋肤效应和邻近效应 图 1-2 并绕导线环流国内外有很多研究附加铜耗的文献，主要针对圆导线绕组。东南大学刘凯等人以无刷直流永磁电机为研究对象分析线径以及电流对涡流损耗的影响[18]。文中分析指出：电流相位、幅值对涡流损耗的影响较小；电频率和线径是影响涡流损耗的关键因素。华中科技大学李大伟等人以一个 10极12槽集中绕组永磁同步电机为研究对象分析电机附加铜耗[14]。绕组采用线径为 1.5mm 的圆导线，同时考虑了绕组的涡流损耗和环流损耗，如图 1-3。从图中可看出：当转速为 2000r/min 时，涡流损耗和环流损耗都较小。当转速从 2000r/min 上升到 8000r/min 时，附加铜耗由直流损耗的 0.33 倍变为 5.5 倍，附加铜耗不可忽略。从图 1-3 b)可看出：并绕导线环流较大。在 120°时电流最大值超过 30A，电流最小值接近-20A，应考虑环流对电磁、热的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]集总参数热路结合温度场和流场的电机永磁体温升分析方法[J]. 曾颖宇,蒋晓华. 清华大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]高功率密度电机三维温度场计算及导热优化研究[J]. 李立毅,张江鹏,闫海媛,于吉坤. 中国电机工程学报. 2016(13)
[3]永磁同步电机不同工况下定转子铁耗分析[J]. 王鹏,陈阳生,陈致初. 机车电传动. 2012(01)
[4]超高速永磁同步发电机的多复合结构电磁场及温度场计算[J]. 张晓晨,李伟力,邱洪波,程树康. 中国电机工程学报. 2011(30)
[5]电动汽车电机的要求和发展趋势[J]. 吕宏. 汽车零部件. 2011(04)
[6]飞轮储能用高速永磁电机转子的涡流损耗[J]. 田占元,祝长生,王玎. 浙江大学学报(工学版). 2011(03)
[7]PMSM定子铁耗与磁极涡流损耗计算及其对温度场的影响[J]. 张洪亮,邹继斌,陈霞,江善林. 微特电机. 2008(05)
[8]趋肤效应的实验研究[J]. 鲁百佐,刘志存. 物理测试. 2004(04)
博士论文
[1]高速永磁同步电机的损耗分析与温度场计算[D]. 江善林.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]高转矩密度集中绕组永磁电机槽内油冷系统研究[D]. 王云鹏.哈尔滨工业大学 2017
[2]永磁同步电机温升建模及冷却性能分析[D]. 刘婉.上海电机学院 2016
[3]电动汽车用轮毂电机油冷散热的温度场分析[D]. 陈博.天津大学 2014
[4]永磁同步电机的热路模型研究[D]. 汪文博.浙江大学 2014
[5]车用永磁同步电机的铁耗计算[D]. 张涵.上海交通大学 2014
[6]永磁同步轮毂电机发热及散热问题的研究[D]. 梁培鑫.哈尔滨工业大学 2013
[7]电动汽车用轮毂电机温度场的分析与计算[D]. 贾珍珍.天津大学 2012
[8]高速永磁同步电机损耗及热特性的研究[D]. 孙芝茵.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3038040
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