电动汽车电机定子液冷流道结构优化分析

发布时间：2017-08-19 07:38

  本文关键词：电动汽车电机定子液冷流道结构优化分析

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【摘要】：作为电动汽车核心部件之一的驱动电机,其发展趋于体积小型化、功率高密度化以及工作环境相对封闭化,这使得其产热和散热的问题研究成为电机结构设计所关心的重要课题。常规的风冷散热方式已难以满足冷却需求,所以需采用液冷方式对电机进行散热以保障电动汽车稳定而安全的运行。对液冷电机实验模型进行计算流体力学(CFD)热仿真计算；对实验模型进行实验；并对液冷电机的温升特性进行理论解析；通过三种研究方法所得结果的对比分析,以验证CFD热仿真方法的可靠性。文章对液冷电机的不同冷却流道结构进行了对比分析,可分为串联结构与并联结构两类,其中串联结构包括轴向结构,平行结构和螺旋结构；并联结构分为将进出液口置于同侧和异侧两种。通过对不同冷却结构的电机定子模型进行CFD热仿真计算,得出各自的温升特性,从而对比分析各流道结构的优劣情况以及在实际应用中的取舍。文章对冷却流道结构提出了三种不同的优化方法：一是对冷却流道横截面倒角进行优化；二是对加入流道中的直肋的结构参数进行细化的优化分析,包括厚度、高度、侧面倾斜角度三个方面；三是提出在冷却流道中加入扰流片以进行传热强化,并设计了多种扰流片结构方案。对于上述所有优化方案,均对其使用计算流体力学软件进行温度场与流场的仿真计算,通过对比各结构设计方案的优劣以得到最终的优化方案。
【关键词】：电动汽车 液冷电机 冷却流道 热仿真
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-15
• 第一章 绪论15-18
• 1.1 本文的研究意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16
• 1.3 本文的研究内容16-18
• 第二章 电机定子的热特性分析18-26
• 2.1 电机定子的组成18-21
• 2.1.1 绕组18-19
• 2.1.2 铁芯19-20
• 2.1.3 机壳20
• 2.1.4 冷却液20-21
• 2.2 电机生热机理21
• 2.2.1 铁损耗计算21
• 2.2.2 铜损耗计算21
• 2.3 电机的散热机理21-24
• 2.3.1 外表面散热系数22
• 2.3.2 流道内湍流强制对流换热数学模型22-23
• 2.3.3 电机内部空气的处理23-24
• 2.3.4 水道热阻数学模型24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 电机定子的CFD热仿真26-42
• 3.1 热仿真26-34
• 3.1.1 电机定子模型26-27
• 3.1.2 仿真计算流程27-29
• 3.1.3 电机定子稳态仿真29-31
• 3.1.4 电机定子瞬态仿真31-34
• 3.2 实验研究34-37
• 3.2.1 实验平台的介绍34-36
• 3.2.2 实验步骤及结果36-37
• 3.3 电机定子温升的理论解析37-40
• 3.4 三者结果对比分析40-42
• 第四章 冷却结构的分析及优化42-68
• 4.1 冷却结构对比分析42-52
• 4.1.1 轴向结构44-46
• 4.1.2 平行结构46-47
• 4.1.3 螺旋结构47-48
• 4.1.4 并联结构—进出液口同侧48-50
• 4.1.5 并联结构—进出液口异侧50-51
• 4.1.6 冷却结构对比分析51-52
• 4.2 水道倒角52-55
• 4.3 直肋的优化55-60
• 4.3.1 肋片结构参数的优化55-59
• 4.3.2 优化设计的理论解析59-60
• 4.3.3 优化方案结论60
• 4.4 扰流片的优化60-66
• 4.4.1 物理模型60-61
• 4.4.2 扰流片结构优化设计61-65
• 4.4.3 优化结构的理论解析65-66
• 4.4.4 优化设计结论66
• 4.5 本章小结66-68
• 第五章 总结与展望68-71
• 5.1 总结68-69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74

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本文编号：699507