电动汽车用永磁同步电机损耗计算和温升研究

发布时间：2017-10-01 15:12

  本文关键词：电动汽车用永磁同步电机损耗计算和温升研究

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【摘要】：能源危机、环境污染以及温室效应等问题的日益严重,对汽车行业提出了更高的节能减排要求,发展新能源汽车已成汽车行业变革的必然趋势。其中电动汽车科技发展“十二五”专项规划提到国家科技计划将加大力度,持续支持电动汽车科技创新。对于新能源电动汽车来说,其驱动系统的核心就是驱动电机,驱动电机性能的优劣直接决定了新能源电动汽车性能的好坏。本文针对电动汽车用永磁同步电机损耗和温升问题,首先确定出电机基本性能参数建立了永磁同步电机电磁场模型,并进行设计和优化;其次对永磁同步电机的损耗进行分析;再次建立电磁场-温度场双向耦合模型进行准确分析电机各部分温升;最后通过实验验证电机损耗和温升情况。具体完成了以下工作:首先对纯电动汽车实际运行工况分析,匹配驱动电机参数,完成电机的总体设计和电磁优化。根据电动汽车对驱动电机的性能要求,借助有限元分析法对永磁同步电机的基本尺寸、极槽配合和转子结构等进行了电磁参数设计,并运用了不同方法对电机的齿槽转矩进行了优化。其次对电机的各类损耗进行分析计算,建立了铁耗计算模型,利用有限元分析软件对样机的磁场分布进行分析,依次用正弦等效法、径向切向法和傅里叶分解法逐渐精确的分析了永磁电机的磁密波形。并针对铁耗的影响因素铁磁材料和电流谐波进行分析计算。再次建立永磁同步电机三维暂态温度场的计算模型,求出其边界条件、导热系数以及散热系数等。用迭代的方法实现恒转矩控制策略下样机的电磁场-温度场的耦合计算,并与单向耦合进行比较。最后验证所设计样机的性能,并对其进行试验。将样机损耗试验结果进行分离与铁耗理论计算值对比分析,验证计算方法的正确性,并分析各类损耗与温升的关系。为电动汽车永磁同步电机降低温升和进一步优化设计提供参考。
【关键词】：电动汽车 永磁同步电机 损耗计算 温度场
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341;U469.72
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 永磁同步电机损耗国内外发展现状12-13
• 1.2.1 定子绕组损耗12
• 1.2.2 定子铁心损耗12-13
• 1.2.3 转子涡流损耗计算13
• 1.3 永磁电机温升研究现状13-15
• 1.4 论文的主要内容15-16
• 第二章 电动汽车用永磁同步电机设计16-33
• 2.1 整车参数计算16-19
• 2.1.1 基本参数确定原则16-17
• 2.1.2 基本参数选取17-18
• 2.1.3 仿真结果18-19
• 2.2 驱动电机总体设计19-22
• 2.2.1 基本尺寸19-20
• 2.2.2 极槽配合20-21
• 2.2.3 转子结构21-22
• 2.3 驱动电机电磁场计算和优化22-32
• 2.3.1 齿槽转矩优化22-29
• 2.3.2 反电势分析和优化29-31
• 2.3.3 气隙磁密仿真和分析31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 永磁同步电机损耗计算33-52
• 3.1 铁耗分析与计算33-47
• 3.1.1 铁耗分离模型33-35
• 3.1.2 铁心磁场分析35-39
• 3.1.3 损耗系数确定39-40
• 3.1.4 铁耗计算40-42
• 3.1.5 铁耗的影响因素42-47
• 3.2 铜耗计算47-48
• 3.3 涡流损耗计算48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 电磁场-温度场耦合分析52-61
• 4.1 电磁场-温度场耦合52-53
• 4.2 三维暂态温度场模型建立53-57
• 4.2.1 求解域边界条件53-54
• 4.2.2 生热率计算54-55
• 4.2.3 导热系数和散热系数的确定55-57
• 4.3 暂态温度场计算结果和分析57-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 永磁同步电机损耗实验及温升实验61-78
• 5.1 机械损耗测试61-64
• 5.2 空载实验64-68
• 5.2.1 空载反电势测试64-66
• 5.2.2 空载铁耗测试66-68
• 5.3 负载实验铁耗68-73
• 5.3.1 实测铁耗70
• 5.3.2 实测电流铁耗仿真70-73
• 5.4 温升实验测试及分析73-77
• 5.5 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 董剑宁;黄允凯;金龙;林鹤云;;高速永磁电机设计与分析技术综述[J];中国电机工程学报;2014年27期

2 陈建宏;苏庆列;曹红;刘强;;纯电动中型客车驱动电机参数匹配及性能研究[J];湖北汽车工业学院学报;2014年03期

3 张琪;鲁茜睿;黄苏融;张俊;;多领域协同仿真的高密度永磁电机温升计算[J];中国电机工程学报;2014年12期

4 张涵;谢宝昌;张舟云;应红亮;丁p苊，

本文编号：954146