水冷永磁电机多工况热特性及冷却水道研究
发布时间：2020-04-13 07:59
【摘要】：随着国家对于电动汽车的重视以及科研投入的加大,纯电动汽车产业突破了一个又一个技术瓶颈,发展迅速。作为电动汽车核心组件的永磁同步电机兼有效率和功率密度高等优点,但由于汽车空间的限制和对电机功率的追求,总希望设计出功率密度更高的永磁同步电机。而电机的功率密度越高,其发热问题就越严重,过高的温升对电机的性能以及寿命都是一个威胁,所以急需研究和解决永磁同步电机的温升与发热问题。本文首先介绍在节能减排的需求下电动汽车发展的背景以及国内外学者对永磁同步电机温升和冷却水道的研究进展。为了准确计算永磁同步电机各部分的损耗,本文从各种损耗的理论计算公式入手,利用Maxwell电磁场仿真软件,通过瞬态场分析计算了 80kW永磁同步电机各种工况下的定、转子铁耗,绕组铜耗和永磁体涡流损耗。计算得到各部分损耗之后,利用Motor-CAD软件,建立了永磁同步电机的热网络模型,计算了永磁同步电机各种工况下的热场分布,并将各工况计算结果与实验数据进行了对比分析。又利用UG(UnigraphicsNX)软件,建立了永磁同步电机1:1的三维实体模型,应用三维有限元方法对电机的温度场进行了计算。仿真计算中,将电机各个部分的损耗值换算为热流密度值,给定各部分的边界条件,利用Fluent软件计算电机各工况温度场分布,并将各工况计算结果与实验数据进行了对比分析。为了进一步考察永磁同步电机结构与冷却方式设计的合理性,本文用Fluent软件计算分析了电机采用两种不同形状水道时的温度场分布,并对螺旋形水道采用不同注水方式时电机的温升进行了计算;之后,研究了冷却液注入速度对电机温升的影响,找到该电机最优的冷却液注入速度。总之,本文通过对永磁同步电机多工况热特性及冷却水道的研究,得出的结论可以指导相似电机的设计以及生产,具有很好的工程应用价值。
【图文】：
向长度与径向直径比值不大时，采用轴向Ｚ字型和螺旋形水冷系统对于电机的温逡逑升影响不大，两者的冷却效果接近，但是轴向型水路流阻是螺旋型水道流阻的很多逡逑倍，泵消耗的功率也较大。水道形状如图１－２所示。对于高速电机，定、转子之间逡逑气隙空气流速较大，而端部腔体内空气基本不与外界空气交换，空气流动性较差，，逡逑转子散热很困难，这样就导致转子的温度很高，甚至高于定子的温度。水道宽度、逡逑水道数以及冷却水速的增加可以有效降低电机的温升，但是当其达到一定的程度逡逑时，再继续增大对于电机的温升影响不大，电机各部件温升逐渐趋于稳定，论文还逡逑指出冷却水的初始温度对电机温升影响较大，因此可以适当的改变冷却水温，达到逡逑降低电机温升的目的。逡逑㏒缅义希幔┲嵯颍谧中嗡厘危猓┞菪嗡厘义贤迹保插澹谧中斡肼菪嗡劳佳义希疲椋纾澹保插澹阱澹妫铮睿翦澹悖瑁幔睿睿澹戾澹螅簦颍酰悖簦酰颍邋澹幔睿溴澹螅穑椋颍幔戾澹悖瑁幔睿睿澹戾澹螅簦颍酰悖簦酰颍邋义衔南祝郏玻常葜醒绣沉擞来欧缌Ψ⒌缁露瘸〖扑慵胺治觯诩扑闼鸷牡墓义铣讨蟹⑾侄ㄗ映蓍畈康乃鸷牟钜毂冉洗螅扑闼鸷牡墓讨薪ㄗ拥某莶坑腴畈垮义希靛义
本文编号：2625785
【图文】：
向长度与径向直径比值不大时，采用轴向Ｚ字型和螺旋形水冷系统对于电机的温逡逑升影响不大，两者的冷却效果接近，但是轴向型水路流阻是螺旋型水道流阻的很多逡逑倍，泵消耗的功率也较大。水道形状如图１－２所示。对于高速电机，定、转子之间逡逑气隙空气流速较大，而端部腔体内空气基本不与外界空气交换，空气流动性较差，，逡逑转子散热很困难，这样就导致转子的温度很高，甚至高于定子的温度。水道宽度、逡逑水道数以及冷却水速的增加可以有效降低电机的温升，但是当其达到一定的程度逡逑时，再继续增大对于电机的温升影响不大，电机各部件温升逐渐趋于稳定，论文还逡逑指出冷却水的初始温度对电机温升影响较大，因此可以适当的改变冷却水温，达到逡逑降低电机温升的目的。逡逑㏒缅义希幔┲嵯颍谧中嗡厘危猓┞菪嗡厘义贤迹保插澹谧中斡肼菪嗡劳佳义希疲椋纾澹保插澹阱澹妫铮睿翦澹悖瑁幔睿睿澹戾澹螅簦颍酰悖簦酰颍邋澹幔睿溴澹螅穑椋颍幔戾澹悖瑁幔睿睿澹戾澹螅簦颍酰悖簦酰颍邋义衔南祝郏玻常葜醒绣沉擞来欧缌Ψ⒌缁露瘸〖扑慵胺治觯诩扑闼鸷牡墓义铣讨蟹⑾侄ㄗ映蓍畈康乃鸷牟钜毂冉洗螅扑闼鸷牡墓讨薪ㄗ拥某莶坑腴畈垮义希靛义
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