电动汽车轮毂电机电磁损耗与热特性分析
发布时间：2022-02-21 17:46
随着轮毂电动汽车的发展,需要轮毂电机具有更高的功率密度和转矩密度,但是随之会带来功率损耗过高等问题,使得电机温升过高,电机整体过热。电机温度过高不仅会使得电机绕组绝缘层损坏、降低电机寿命,还会造成永磁体不可逆退磁,严重影响车辆的安全行驶性能。因此,正确计算分析轮毂电机驱动系统的温度场分布、设计高效的冷却结构对延长轮毂电机的使用寿命、提高整车性能具有重要意义。（1）本文在总结了国内外对轮毂电机热性能分析和散热结构的研究现状之后,以轻型车用的3.5kW外转子永磁同步轮毂电机样机为研究对象。首先运用Maxwell电磁场仿真软件建立了轮毂电机电磁有限元模型,并将仿真得出的空载特性和负载特性与样机的实际参数进行对比,验证了所建的电磁场分析模型的正确性,为轮毂电机电磁损耗分析做准备。（2）选择了 8个经典轮毂电机装车运行工况,分析了电机各部件电磁损耗的具体数值和变化规律,为轮毂电机温度场仿真分析提供较为准确的热源数据。（3）运用ANSYS瞬态温度场仿真模块分析了自然风冷条件下额定工况和最高过载工况的轮毂电机温度场特性。在保证计算精度的情况下,先对轮毂电机的定子槽绕组、绝缘层和定子硅钢片等复杂结构进...
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRCT
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 轮毂电动汽车国内外发展现状
1.2.1 轮毂电机驱动技术国外研究现状
1.2.2 轮毂电机驱动电动车国内发展现状
1.3 轮毂电机温升与冷却问题研究现状
1.3.1 轮毂电机损耗计算研究现状
1.3.2 轮毂电机温升问题研究现状
1.3.3 轮毂电机散热方式研究现状
1.4 本文主要研究内容
1.5 技术路线
1.6 本章小结
2 轮毅电机电磁场相关特性分析
2.1 电磁场基本理论
2.1.1 电磁场的能量守恒定律
2.1.2 麦克斯韦方程组
2.2 轮毅电机电磁场有限元仿真分析
2.2.1 轮毂电机电磁场有限元求解模型
2.2.2 轮毂电机空载和负载磁场分布
2.2.3 气隙磁密大小
2.3 轮毂电机空载特性分析
2.3.1 空载齿槽转矩
2.3.2 空载反电动势
2.4 轮毂电机负载特性分析
2.4.1 额定负载下的电磁力矩特性分析
2.5 本章小结
3 轮毂电机损耗计算与特性分析
3.1 定转子铁耗的计算
3.1.1 定转子铁耗的计算理论
3.1.2 定子与转子铁损耗的仿真计算
3.2 绕组铜耗计算
3.2.1 铜耗计算理论
3.2.2 铜耗计算
3.3 永磁体涡流损耗计算原理
3.3.1 永磁涡流损耗仿真计算
3.4 轮毂电机整体电磁损耗分布
3.5 本章小结
4 轮毂电机温度场分析
4.1 仿真方法的选择
4.2 温度场计算的数学模型
4.3 轮毂电机各部件模型的简化与导热系数计算
4.3.1 定子槽绕组模型的等效与简化
4.3.2 铁芯叠片模型的等效与简化处理
4.3.3 轮毂电机其它部件的等效与简化
4.4 轮毂电机温度场分析相关参数计算
4.4.1 电机传热边界条件
4.4.2 定转子气隙散热系数的确定
4.4.3 电机内部结构表面散热系数的确定
4.4.4 电机机壳外表面散热系数的确定
4.5 自然风冷条件下轮毂电机温度场分析
4.5.1 额定工况下电机温度场仿真结果分析
4.5.2 2.0过载倍数下轮毂电机温度场分析
4.6 轮毂电机温升试验
4.6.1 试验目的
4.6.2 试验设备
4.6.3 试验方案
4.6.4 试验数据及结果
4.7 本章小结
5 轮毂电机冷却结构设计与分析
5.1 轮毂电机水冷结构的设计和冷却介质的选取
5.2 不同冷却流速对电机温度场的影响
5.2.1 轮毂电机额定工况下流场与温度场耦合仿真计算
5.2.2 冷却状态下轮毂电机2.0倍过载工况温度场分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
个人简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]探究高压电机的温升问题[J]. 陈柏旭. 机电元件. 2019(04)
[2]矿用皮带机用直驱永磁电机冷却系统研究[J]. 韦强,冯桂宏,张炳义. 机电工程. 2019(08)
[3]基于Maxwell的电动汽车轮毂电机电磁损耗特性分析[J]. 张琪,雷良育,刘国辉,胡峰,孙崇昆. 电机与控制应用. 2019(08)
[4]航空发动机转子试验系统电机温升研究[J]. 乌英嘎,陈国栋,王延君. 航空发动机. 2019(04)
[5]混合电动汽车用磁通切换型永磁电机冷却结构分析[J]. 陈明,陆增洁. 微电机. 2019(07)
[6]电机变频运行时定子线圈温升分析[J]. 王攀攀. 装备制造技术. 2019(07)
[7]高铁永磁同步牵引电机热设计技术研究与应用[J]. 孙传铭,杨金霞,吴江权,李伟业,侯聚微. 防爆电机. 2019(04)
[8]基于流固耦合的车用永磁同步电机水道设计与温度场分析[J]. 王小飞,代颖,罗建. 电工技术学报. 2019(S1)
[9]基于MATLAB的直流电机特性测试[J]. 张琪,雷良育,刘国辉,胡峰,荆家宝,张强. 邵阳学院学报(自然科学版). 2019(03)
[10]短时高过载永磁同步电机电磁热研究[J]. 刘毓希,李立毅,曹继伟,高钦和,孙曌续. 电工技术学报. 2019(11)
博士论文
[1]电动汽车用永磁轮毂电机的设计研究[D]. 高鹏.天津大学 2015
[2]永磁同步电机铁心损耗与暂态温度场研究[D]. 张洪亮.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]高速感应电机转子涡流损耗及其温升与电磁力研究[D]. 李伟.哈尔滨理工大学 2019
[2]电动汽车轮毂电机温升与冷却特性仿真研究[D]. 姚宏义.吉林大学 2018
[3]永磁同步轮毂电机损耗与磁热耦合仿真分析[D]. 张勇.长安大学 2017
[4]纯电动汽车驱动电机损耗计算及温度特性分析[D]. 李晓艺.合肥工业大学 2017
[5]混合动力汽车动力耦合模块电机定子温度场分析与实验验证[D]. 张勇.合肥工业大学 2015
[6]纯电动汽车驱动电机定子温度场仿真与散热优化[D]. 胡俊明.合肥工业大学 2014
[7]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
[8]直流无刷轮毂电机损耗与内部温度场有限元分析[D]. 李西云.吉林大学 2013
[9]异步牵引电机温度场分析[D]. 夏正泽.北京交通大学 2008
本文编号：3637759
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRCT
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 轮毂电动汽车国内外发展现状
1.2.1 轮毂电机驱动技术国外研究现状
1.2.2 轮毂电机驱动电动车国内发展现状
1.3 轮毂电机温升与冷却问题研究现状
1.3.1 轮毂电机损耗计算研究现状
1.3.2 轮毂电机温升问题研究现状
1.3.3 轮毂电机散热方式研究现状
1.4 本文主要研究内容
1.5 技术路线
1.6 本章小结
2 轮毅电机电磁场相关特性分析
2.1 电磁场基本理论
2.1.1 电磁场的能量守恒定律
2.1.2 麦克斯韦方程组
2.2 轮毅电机电磁场有限元仿真分析
2.2.1 轮毂电机电磁场有限元求解模型
2.2.2 轮毂电机空载和负载磁场分布
2.2.3 气隙磁密大小
2.3 轮毂电机空载特性分析
2.3.1 空载齿槽转矩
2.3.2 空载反电动势
2.4 轮毂电机负载特性分析
2.4.1 额定负载下的电磁力矩特性分析
2.5 本章小结
3 轮毂电机损耗计算与特性分析
3.1 定转子铁耗的计算
3.1.1 定转子铁耗的计算理论
3.1.2 定子与转子铁损耗的仿真计算
3.2 绕组铜耗计算
3.2.1 铜耗计算理论
3.2.2 铜耗计算
3.3 永磁体涡流损耗计算原理
3.3.1 永磁涡流损耗仿真计算
3.4 轮毂电机整体电磁损耗分布
3.5 本章小结
4 轮毂电机温度场分析
4.1 仿真方法的选择
4.2 温度场计算的数学模型
4.3 轮毂电机各部件模型的简化与导热系数计算
4.3.1 定子槽绕组模型的等效与简化
4.3.2 铁芯叠片模型的等效与简化处理
4.3.3 轮毂电机其它部件的等效与简化
4.4 轮毂电机温度场分析相关参数计算
4.4.1 电机传热边界条件
4.4.2 定转子气隙散热系数的确定
4.4.3 电机内部结构表面散热系数的确定
4.4.4 电机机壳外表面散热系数的确定
4.5 自然风冷条件下轮毂电机温度场分析
4.5.1 额定工况下电机温度场仿真结果分析
4.5.2 2.0过载倍数下轮毂电机温度场分析
4.6 轮毂电机温升试验
4.6.1 试验目的
4.6.2 试验设备
4.6.3 试验方案
4.6.4 试验数据及结果
4.7 本章小结
5 轮毂电机冷却结构设计与分析
5.1 轮毂电机水冷结构的设计和冷却介质的选取
5.2 不同冷却流速对电机温度场的影响
5.2.1 轮毂电机额定工况下流场与温度场耦合仿真计算
5.2.2 冷却状态下轮毂电机2.0倍过载工况温度场分析
5.3 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
个人简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]探究高压电机的温升问题[J]. 陈柏旭. 机电元件. 2019(04)
[2]矿用皮带机用直驱永磁电机冷却系统研究[J]. 韦强,冯桂宏,张炳义. 机电工程. 2019(08)
[3]基于Maxwell的电动汽车轮毂电机电磁损耗特性分析[J]. 张琪,雷良育,刘国辉,胡峰,孙崇昆. 电机与控制应用. 2019(08)
[4]航空发动机转子试验系统电机温升研究[J]. 乌英嘎,陈国栋,王延君. 航空发动机. 2019(04)
[5]混合电动汽车用磁通切换型永磁电机冷却结构分析[J]. 陈明,陆增洁. 微电机. 2019(07)
[6]电机变频运行时定子线圈温升分析[J]. 王攀攀. 装备制造技术. 2019(07)
[7]高铁永磁同步牵引电机热设计技术研究与应用[J]. 孙传铭,杨金霞,吴江权,李伟业,侯聚微. 防爆电机. 2019(04)
[8]基于流固耦合的车用永磁同步电机水道设计与温度场分析[J]. 王小飞,代颖,罗建. 电工技术学报. 2019(S1)
[9]基于MATLAB的直流电机特性测试[J]. 张琪,雷良育,刘国辉,胡峰,荆家宝,张强. 邵阳学院学报(自然科学版). 2019(03)
[10]短时高过载永磁同步电机电磁热研究[J]. 刘毓希,李立毅,曹继伟,高钦和,孙曌续. 电工技术学报. 2019(11)
博士论文
[1]电动汽车用永磁轮毂电机的设计研究[D]. 高鹏.天津大学 2015
[2]永磁同步电机铁心损耗与暂态温度场研究[D]. 张洪亮.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]高速感应电机转子涡流损耗及其温升与电磁力研究[D]. 李伟.哈尔滨理工大学 2019
[2]电动汽车轮毂电机温升与冷却特性仿真研究[D]. 姚宏义.吉林大学 2018
[3]永磁同步轮毂电机损耗与磁热耦合仿真分析[D]. 张勇.长安大学 2017
[4]纯电动汽车驱动电机损耗计算及温度特性分析[D]. 李晓艺.合肥工业大学 2017
[5]混合动力汽车动力耦合模块电机定子温度场分析与实验验证[D]. 张勇.合肥工业大学 2015
[6]纯电动汽车驱动电机定子温度场仿真与散热优化[D]. 胡俊明.合肥工业大学 2014
[7]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
[8]直流无刷轮毂电机损耗与内部温度场有限元分析[D]. 李西云.吉林大学 2013
[9]异步牵引电机温度场分析[D]. 夏正泽.北京交通大学 2008
本文编号：3637759
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