切向聚磁式永磁同步轮毂电机磁特性及热特性研究

发布时间：2022-07-02 12:15

　　分布式驱动电动汽车因其高传动效率和高机动性成为电动车领域新的发展方向。该类电动汽车以轮毂电机作为动力部件,省却了传统的机械连接,提升了车辆的加速性能。轮毂电机已经成为电机领域研究的热点。由于该类电机被安放于轮毂内,空间被严格限制,其电磁性能、润滑散热等均受到严重影响。为了改善上述问题,本文在电磁结构设计、磁场解析计算、损耗分析、散热优化以及温度场精确建模等方面展开研究,主要工作包括以下几个方面:提出一种切向聚磁式永磁同步轮毂电机方案。采用改进的子域法,建立该电机的磁场解析模型,解决传统解析方法无法处理特殊结构以及铁心饱和的问题,有效提高解析方法的计算精度。在此基础上,经过理论推导获得气隙磁密、绕组磁链、反电势以及电磁转矩等关键电磁变量的解析表达式;并通过对比解析法、有限元和实验的结果,验证磁场解析模型的精确性,为该类电机的解析分析提供理论依据。密闭条件下轮毂电机的散热条件较差,损耗是引起温升的主要因素。本文研究附加铜耗、铁耗以及永磁体涡流损耗的计算方法和抑制手段。针对切向聚磁式永磁同步轮毂电机开口槽结构引起的附加铜耗问题,采用解析方法对其进行理论分析和计算,通过分析电流、频率、线径以及... 

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 轮毂电机的研究现状
        1.2.1 直驱式轮毂电机发展现状
        1.2.2 减速驱动式轮毂电机发展现状
    1.3 轮毂电机的关键性技术问题
        1.3.1 转矩性能提升
        1.3.2 电磁性能计算
        1.3.3 损耗计算和抑制
        1.3.4 散热优化
        1.3.5 温升计算方法
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 切向聚磁式永磁同步轮毂电机磁场解析建模及电磁性能研究
    2.1 引言
    2.2 高密度轮毂电机方案选取原则
        2.2.1 转子结构选择
        2.2.2 定子结构选择
        2.2.3 切向聚磁式永磁同步轮毂电机方案
    2.3 切向聚磁式永磁同步轮毂电机磁场解析模型
        2.3.1 梯形永磁体等效处理
        2.3.2 定转子槽等效处理
        2.3.3 子域模型建立及磁场求解
        2.3.4 铁心饱和影响分析及等效处理
    2.4 切向聚磁式永磁同步轮毂电机电磁性能研究
        2.4.1 空载特性分析
        2.4.2 负载特性分析
    2.5 本章小结
第3章 切向聚磁式永磁同步轮毂电机损耗分析
    3.1 引言
    3.2 铜耗分析
        3.2.1 开口槽对铜耗的影响
        3.2.2 附加铜耗解析计算
        3.2.3 附加铜耗影响因素分析
    3.3 铁耗分析
        3.3.1 铁耗解析计算
        3.3.2 铁耗分布研究
        3.3.3 铁耗影响因素分析
    3.4 永磁体涡流损耗分析
        3.4.1 负载电流谐波对永磁体涡流损耗的影响
        3.4.2 永磁体分块对涡流损耗的影响
    3.5 轮毂电机损耗测试
    3.6 本章小结
第4章 切向聚磁式永磁同步轮毂电机散热问题研究
    4.1 引言
    4.2 切向聚磁式永磁同步轮毂电机热路模型
        4.2.1 热路模型建立
        4.2.2 散热影响因素分析
    4.3 水冷系统设计
        4.3.1 水路设计
        4.3.2 水冷散热影响因素分析
    4.4 定子与机壳接触间隙对散热影响分析
        4.4.1 接触间隙的温升情况
        4.4.2 接触间隙温升的抑制方法
    4.5 槽内传热
        4.5.1 槽内填充材料对传热的影响
        4.5.2 槽尺寸参数对传热的影响
    4.6 本章小结
第5章 切向聚磁式永磁同步轮毂电机温度场分析
    5.1 引言
    5.2 温度场精细化建模
        5.2.1 周期对称单元模型
        5.2.2 定子与机壳接触间隙模型
        5.2.3 分层绕组等效模型
        5.2.4 分布式铁耗加载方式
    5.3 轮毂电机温升实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]电动汽车用油内冷永磁轮毂电机三维温度场分析[J]. 王晓远,高鹏.  电机与控制学报. 2016(03)
[2]基于等效热网络法的定频双转子永磁风力发电机的热分析[J]. 张建忠,姜永将.  电工技术学报. 2015(02)
[3]多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算[J]. 张琪,鲁茜睿,黄苏融,张俊.  中国电机工程学报. 2014(12)
[4]不同冷却结构的微型电动车用感应电机三维稳态温度场分析[J]. 程树康,李翠萍,柴凤.  中国电机工程学报. 2012(30)
[5]空心补偿脉冲发电机温度场计算与分析[J]. 赵伟铎,崔淑梅,刘庆,吴绍朋.  中国电机工程学报. 2011(27)
[6]感应电机全域三维瞬态温度场分析[J]. 邰永,刘赵淼.  中国电机工程学报. 2010(30)

博士论文
[1]轮毂式永磁同步电机的特性研究[D]. 李俊龙.哈尔滨工业大学 2016
[2]高转矩永磁轮毂电机磁系统的研究[D]. 宫海龙.哈尔滨工业大学 2011
[3]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]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



本文编号：3654346