电动汽车用鼠笼式异步电机定子槽参数与温升研究

发布时间：2023-12-13 19:31

　　鼠笼式异步电机(Squirrel Cage Induction Motor,SC-IM)具备结构简单、成本低、运行可靠、便于维护等优点,已成为低速、低功率电动汽车(如高尔夫球车、警用巡逻车等)驱动电机的首选。但是电动汽车运行过程中的频繁启停与变速要求电机具有较高的瞬时功率密度与较大的过载能力,使得电机损耗与温度迅速升高,从而导致运行可靠性的下降与寿命的缩短。因此研究如何降低SC-IM的运行损耗与温度对于电机的优化设计至关重要。本文以一台4kW的SC-IM为研究样机,对电机运行在电源电压工况下的损耗与温升等进行了分析和研究,并探讨了定子槽主要尺寸参数对损耗及温度的影响。在此基础上,提出了对定子槽主要尺寸参数的优化方案,通过仿真与实验验证了所提优化方案的正确性,为电动汽车用SC-IM的电磁、温度场优化设计提供了理论与工程参考。首先根据所研究样机的基本尺寸参数建立二维的电磁场模型,对电机中引起温升的各类损耗进行分析,主要考虑定转子铜耗与铁心损耗,基于电磁场理论及损耗产生机理计算了电源电压工况下电机的损耗分布,并分析电机内磁力线分布及磁密随时间的变化,确保模型建立与损耗计算的正确性。其次基于传...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 车用异步电机损耗计算研究概况
        1.2.1 铁心损耗
        1.2.2 定转子铜耗
        1.2.3 杂散损耗
    1.3 电机温升计算研究现状
    1.4 电机优化研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
2 车用鼠笼式异步电机损耗的分析
    2.1 异步电机铁心损耗的分析与计算
        2.1.1 铁心损耗的产生与分类
        2.1.2 铁心损耗的计算方法
    2.2 异步电机铜耗的分析与计算
    2.3 电机的模型与仿真计算
        2.3.1 电机样机概述与模型建立
        2.3.2 电机损耗仿真
    2.4 本章小结
3 鼠笼式异步电机温度场的分析与计算
    3.1 电机内的传热理论
        3.1.1 热传导定律
        3.1.2 热对流定律
        3.1.3 热辐射定律
    3.2 导热微分方程及其边界条件
    3.3 电机温度场的参数计算
        3.3.1 产热率的计算
        3.3.2 导热系数的计算
        3.3.3 对流散热系数的计算
    3.4 电机温度场模型的计算与分析
        3.4.1 求解域的基本假设
        3.4.2 有限元模型的建立与结果分析
    3.5 本章小结
4 电动汽车用鼠笼式异步电机的结构与温度优化
    4.1 不同定子槽尺寸对损耗与温度的影响
    4.2 基于田口法的异步电机定子槽优化
        4.2.1 田口法理论概述
        4.2.2 田口正交实验设计
        4.2.3 参数变化对各性能指标影响所占比重
        4.2.4 结果分析
    4.3 电机优化前后对比
        4.3.1 优化前后性能对比
        4.3.2 优化前后损耗对比
        4.3.3 优化前后温度对比
    4.4 本章小结
5 电动汽车用鼠笼式异步电机定子优化方案的实验验证
    5.1 实验条件
        5.1.1 样机的制作
        5.1.2 实验系统的连接
    5.2 电机的损耗分离实验
    5.3 带负载时的温度实验
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3873828