纯电动汽车用永磁电机温度场分析

【摘要】：汽车驱动用永磁同步电机,因要求其体积小、功率大,同时工作环境恶劣,故其散热量大,如果散热不佳将会严重影响电机的寿命及可靠性。为保证电机能够长期安全高效的运行,就非常有必要对永磁同步电机的散热原理和散热方式进行研究。本文基于传热学基本理论,采用有限元方法,对永磁同步电机的定子及全域温度场进行了分析计算,以确定电机温升是否满足要求。 电机内部的热交换过程比较复杂,为简化计算,在不影响温度计算精度的前提下,本文首先对电机的模型进行了简化与等效,然后根据传热学理论及相关经验公式对文中涉及到的热性能参数进行了计算。在此基础上,建立了电机的三维温度场模型,并在ANSYS Workbench软件中对其温度场进行了仿真分析,得到了电机内部的温度分布情况。 通过对样机温度分布的试验测试与分析,验证了所建立的电机三维温度场模型及分析方法的正确性。对电机正常运行环境进行模拟,通过仿真实验得到其稳态温度场,最后根据电机的散热情况对其散热设计提出了方向性的优化建议,有一定的工程应用价值。 【关键词】：永磁电机 温度场 有限元法 ANSYS Workbench
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-13
• 第一章 概述13-19
• 1.1 论文的背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 论文的工作17-19
• 第二章 温度场计算理论基础19-24
• 2.1 热传导19-20
• 2.1.1 导热基本定律19
• 2.1.2 导热微分方程及定解条件19-20
• 2.2 热对流20-22
• 2.2.1 对流传热规律20-21
• 2.2.2 表面传热系数的求解21-22
• 2.3 热辐射22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 永磁电机定子瞬态温度场计算24-42
• 3.1 电机基本结构及参数24-25
• 3.2 电机内热源计算25-27
• 3.2.1 铜损计算26
• 3.2.2 铁损计算26-27
• 3.3 电机定子有限元模型的建立27-33
• 3.3.1 有限元法与ANSYS Workbench27-28
• 3.3.2 模型简化28-30
• 3.3.3 网格划分30-33
• 3.4 电机定子瞬态温度场计算33-40
• 3.4.1 基本假设33-34
• 3.4.2 参数计算34-37
• 3.4.3 计算结果及分析37-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 永磁电机温升的试验测试及与仿真结果对比分析42-53
• 4.1 电机温升测试概述42
• 4.2 电机温升试验目的42-43
• 4.3 电机温升试验设备43-44
• 4.3.1 电驱动系统综合性能试验平台43
• 4.3.2 电机温度测量装置43-44
• 4.4 电机温升试验方案44-46
• 4.5 电机温升试验数据处理与分析46-50
• 4.5.1 试验数据46-50
• 4.5.2 试验数据处理及分析50
• 4.6 仿真与测试结果对比分析50-51
• 4.7 本章小结51-53
• 第五章 永磁电机全域温度场的仿真及散热优化53-60
• 5.1 电机全域稳态温度场计算53-59
• 5.1.1 电机有限元模型简化53-54
• 5.1.2 基本假设54
• 5.1.3 网格划分54-55
• 5.1.4 参数计算55-57
• 5.1.5 计算结果及分析57-59
• 5.2 电机散热优化建议59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-61
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文64

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