本文關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī)溫升建模及冷卻性能分析

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【摘要】：電機(jī)是電動(dòng)汽車的核心部件,電機(jī)運(yùn)行過程必然產(chǎn)生能量損耗,這部分損耗就是電機(jī)發(fā)熱的主要熱源。電機(jī)單位體積內(nèi)損耗過大,或冷卻性能差都可能導(dǎo)致溫度過高,縮短電機(jī)使用壽命,甚至損壞電機(jī)。本文主要研究永磁同步電機(jī)的損耗及溫度分布,并提出了冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,論文主要工作如下:首先,根據(jù)電機(jī)學(xué)的基本知識(shí),建立了永磁同步電機(jī)仿真模型,分析了轉(zhuǎn)速和負(fù)載對(duì)銅耗的影響;采用三種方法計(jì)算定子鐵耗,實(shí)驗(yàn)證明對(duì)徑向磁密和切向磁密分別進(jìn)行傅立葉分解計(jì)算得到的鐵耗更接近實(shí)際值;采用有限元法計(jì)算轉(zhuǎn)子渦流損耗,仿真發(fā)現(xiàn)本電機(jī)轉(zhuǎn)子的渦流損耗較小,可忽略;利用公式法計(jì)算得到不同轉(zhuǎn)速下的機(jī)械損耗。其次,根據(jù)傳熱學(xué)和流體力學(xué)的理論知識(shí),研究了流體的冷卻性能和流動(dòng)特性,建立了電機(jī)的熱網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型,計(jì)算得到電機(jī)各節(jié)點(diǎn)的平均溫度。研究表明,電機(jī)各節(jié)點(diǎn)的溫度隨著入口水流量增加而略微降低,而隨著入口水溫的增加幾乎同數(shù)值增加。再次,通過簡(jiǎn)化模型研究了冷卻結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)溫升的影響,確立了螺旋水道的結(jié)構(gòu)尺寸。建立了電機(jī)溫升三維有限元模型,仿真得到電機(jī)各部件的溫度分布,并與熱網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)比。研究表明,有限元法和熱網(wǎng)絡(luò)計(jì)算結(jié)果一致,有限元法更加直觀、具體。最后,設(shè)計(jì)了電機(jī)的溫升試驗(yàn),并采集了額定工況各采集點(diǎn)的溫度與仿真值作對(duì)比,驗(yàn)證了電機(jī)溫升模型的正確性。在實(shí)驗(yàn)和仿真的基礎(chǔ)上提出了機(jī)殼的優(yōu)化方案,為電機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 冷卻性能 損耗 溫升
【學(xué)位授予單位】：上海電機(jī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 課題來源及背景意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 電動(dòng)汽車及電機(jī)的發(fā)展11-12
• 1.2.2 電機(jī)溫升影響因素的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 電機(jī)冷卻系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 電機(jī)溫升計(jì)算方法的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 永磁同步電機(jī)工作原理及損耗分析17-36
• 2.1 引言17
• 2.2 永磁同步電機(jī)工作原理17-18
• 2.3 永磁同步電機(jī)損耗分析18-34
• 2.3.1 繞組銅耗18-20
• 2.3.2 鐵耗分析20-30
• 2.3.3 轉(zhuǎn)子渦流損耗30-32
• 2.3.4 機(jī)械損耗32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第三章 電機(jī)溫度場(chǎng)與流體場(chǎng)理論分析與計(jì)算36-54
• 3.1 引言36
• 3.2 流體力學(xué)的基本理論及其在電機(jī)溫升研究中的應(yīng)用36-41
• 3.2.1 機(jī)殼內(nèi)冷卻液的對(duì)流換熱系數(shù)及流動(dòng)特性37-40
• 3.2.2 機(jī)殼表面的對(duì)流換熱系數(shù)40
• 3.2.3 定子端面的對(duì)流換熱系數(shù)40
• 3.2.4 轉(zhuǎn)子端面的對(duì)流換熱系數(shù)40-41
• 3.3 傳熱學(xué)的基本理論及其在電機(jī)溫升研究中的應(yīng)用41-53
• 3.3.1 熱傳遞的基本方式41-42
• 3.3.2 電機(jī)等效熱網(wǎng)絡(luò)計(jì)算42-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第四章 電機(jī)三維溫度場(chǎng)的有限元建模與分析54-73
• 4.1 引言54
• 4.2 不同冷卻機(jī)殼結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)冷卻性能的影響54-58
• 4.2.1 計(jì)算模型54-55
• 4.2.2 邊界條件及載荷條件55
• 4.2.3 仿真結(jié)果55-58
• 4.3 冷卻機(jī)殼機(jī)構(gòu)尺寸對(duì)電機(jī)冷卻性能的影響58-61
• 4.3.1 計(jì)算模型58-59
• 4.3.2 邊界條件及載荷條件59
• 4.3.3 仿真結(jié)果59-61
• 4.4 電機(jī)有限元模型的建立61-69
• 4.4.1 計(jì)算模型61-64
• 4.4.2 載荷條件64-65
• 4.4.3 邊界條件65-66
• 4.4.4 電機(jī)溫升仿真66-69
• 4.5 負(fù)載對(duì)電機(jī)溫升的影響69-70
• 4.6 冷卻液入口條件對(duì)溫升的影響70-72
• 4.7 本章小結(jié)72-73
• 第五章 電機(jī)溫升試驗(yàn)73-82
• 5.1 引言73
• 5.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的搭建73-75
• 5.3 數(shù)據(jù)分析75-78
• 5.4 冷卻結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化分析78-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考 文獻(xiàn)84-89
• 致謝89-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：847887