【摘要】：汽車電動(dòng)輪技術(shù)極大地簡(jiǎn)化了電動(dòng)車輛的機(jī)械傳動(dòng)部分,具有驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也存在散熱環(huán)境差、散熱困難的難題。本文以采用多級(jí)永磁同步電機(jī)并聯(lián)工作的電動(dòng)輪為研究對(duì)象,以開(kāi)發(fā)具有完全獨(dú)立散熱體系的電動(dòng)輪分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為目標(biāo),針對(duì)電動(dòng)輪損耗生熱、散熱方式設(shè)計(jì)與選擇、溫升分布、內(nèi)外流場(chǎng)仿真以及散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)電動(dòng)輪中子電機(jī)各部件功率損失的產(chǎn)生原因和分布情況進(jìn)行了分析,明確了具有完全獨(dú)立散熱體系的電動(dòng)輪的散熱需求,為后續(xù)溫度場(chǎng)分析和散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。(2)在總結(jié)目前電機(jī)主要散熱技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合電動(dòng)輪工作環(huán)境和特點(diǎn),提出了類似于制冷循環(huán)的電動(dòng)輪熱交換系統(tǒng),并對(duì)其可行性進(jìn)行了探討。結(jié)合目前技術(shù)條件對(duì)比分析后,最終選擇了獨(dú)立風(fēng)冷散熱方式。(3)針對(duì)獨(dú)立風(fēng)冷散熱電動(dòng)輪的雙定子電機(jī)模型,應(yīng)用Fluent軟件作為仿真手段,建立了溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的仿真模型,計(jì)算得到了電機(jī)溫升分布情況和內(nèi)部流場(chǎng)特性,進(jìn)一步提出了改善電機(jī)散熱效果的途徑。(4)對(duì)整車工作環(huán)境條件下電動(dòng)輪的外流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算,分析了電動(dòng)輪外部流場(chǎng)特性,研究了電動(dòng)輪外流場(chǎng)的分布對(duì)其散熱效果的影響,為優(yōu)化電動(dòng)輪散熱性能提供了方向。(5)進(jìn)一步研究獨(dú)立風(fēng)冷散熱電動(dòng)輪散熱性能的影響因素,包括外界環(huán)境溫度、風(fēng)速以及電機(jī)殼體的散熱翅片的形狀、密度、排列角度參數(shù)。通過(guò)對(duì)比分析和優(yōu)化,提出了具有提高電機(jī)殼體對(duì)流換熱系數(shù)、改善電動(dòng)輪散熱性能作用的翅片設(shè)計(jì)方案。本論文研究的汽車電動(dòng)輪獨(dú)立散熱設(shè)計(jì)及內(nèi)外流場(chǎng)計(jì)算分析方法,為簡(jiǎn)化電動(dòng)輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提出了一種途徑,同時(shí)對(duì)于采用非獨(dú)立散熱系統(tǒng)的電動(dòng)輪設(shè)計(jì)也具有參考價(jià)值。
【圖文】：

圖 3.1 轉(zhuǎn)子風(fēng)扇結(jié)構(gòu)Fig.3.1 Structure of rotor fan立流場(chǎng)仿真模型，應(yīng)對(duì)電機(jī)內(nèi)部空動(dòng)的動(dòng)力源為轉(zhuǎn)子風(fēng)扇，由于轉(zhuǎn)子，導(dǎo)致環(huán)流通道內(nèi)的空氣層中存在附近的空氣產(chǎn)生軸向速度，部分空另一部分空氣在流動(dòng)方向上會(huì)受到氣處于急劇變化的湍流狀態(tài)，所以周圍的流體具有很大的旋轉(zhuǎn)速度，用，周向速度較小且梯度變化較大，需要采用滑移網(wǎng)格（sliding mesh。

(a) 速度矢量圖 (b) 速度云圖及流線圖圖 3.3 電機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)速度云圖及速度矢量圖Fig.3.3 Velocity contour and velocity vector for the motor’s internal flow field電機(jī)內(nèi)流場(chǎng)的速度矢量圖顯示，流場(chǎng)內(nèi)最高速度出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子附近，尤其是轉(zhuǎn)子風(fēng)扇孔頂端以及氣隙處，，表明流動(dòng)的氣體在轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)附近產(chǎn)生。電機(jī)內(nèi)空氣通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)形成環(huán)流，但在由于電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，空間狹小，空氣在與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的碰撞中產(chǎn)生了一些速度較低的渦流。3.4.2 溫度場(chǎng)分析圖 3.5 給出了電機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min時(shí)，其主要部件的平均溫度分布云圖，其中繞組、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子和永磁體的溫度較高，而溫度最高的為電機(jī)繞組。這是由于線圈中較高電流產(chǎn)生了較高的銅損，這與電機(jī)在該條件下對(duì)高轉(zhuǎn)矩特性的要求有關(guān)。線圈部分的熱量集中會(huì)損壞絕緣體，降低永磁體部分的磁通密度，從而降低輸出功率。因此，電機(jī)內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量必須及時(shí)傳遞交換至外界，才能保證其可靠運(yùn)行。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U469.72

【參考文獻(xiàn)】

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