电动汽车用永磁电机温度场分析

北京交通大学硕士学位论文电动汽车用永磁电机温度场分析名称：杨超南申请学位水平：硕士专业：电气工程及其自动辅导教师：张奕黄201206北京交通大学硕士学位论文中文摘要：电动汽车用永磁电机的工作环境限制了电机的冷却系统设计， 电机温度场的计算复杂，但电机温升计算是电机运行可靠性和寿命估算的重要依据，对指导电机设计至关重要。 为了研究这一问题，基于对传热学、流体力学理论和耦合场的相关知识，本文分析计算了电动汽车用永磁电机的温度计算，确定了电机温度上升是否满足要求。 本文首先对电机部分的模型进行了相关等效，不影响温度上升结果的精度，简化了计算。 分析修正了电动机内各导热体的热导率和各界面的散热系数，研究了电动机内温度场的热源单电动机的损耗及其分布. 在此基础上建立了电动机的传热学分析模型，利用有限元软件分析了电动机的温度场，利用多截面分析方法检测了电动机各位置的大致温度，将热源的大小与其分布相结合，找到了电动机的最热点，分析了电动机的三维温度分布。 同时分析了冷却水流量变化对电机温度上升的影响。 根据耦合的基本原理，同时计算了电机内部的流固热耦合场。 结合电动机水套内冷却流体场和电动机温度场求出，确定边界条件，得到电动机各部分三维温度分布的仿真结果，将得到的结果与有限元分析结果进行比较，两者结果基本一致，对电动机的性能验证和设计分析具有一定的工程应用价值.关键词：永磁电机温度场有限元法：耦合分析方法分类编号： T M 3 0 1 .4北京交通大学硕士学位论文abstrrttrtttttheworkngenvironmentoftheepeatrenanee tmaemttmottomorruistohircct 显示是a塔elimitsteihelgsymsinofthimeotro， 你知道吗？ 你知道吗？ 也可以这样mikugigitcom，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et，et， et ninelecticmticmticmsorlisryimortinrlicnlicnlicnlicnlicnlicnlicnlinlinlinlines pianofthimeotro， anodesaeillyinguidinigthemottorae.tsotsutoilreqem bed 013 heaetransfer，fluidmechnicstheeorandcouplingfieldknowedge， fluidmedmechanicstheeorandcouplingfillielldknowed tsetempemretecclculcolconoftheemrntmtmtmlcclccsisanlyd inthis paper knongweihethemtortettettethethethethethethethethethethethethethethethethethethethethrirstlma keeseqq 22222222222222222222222222222222222222 ecel、ipi、ipi、fen、ipi、tgh、eac、yo、fth、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te、te te，te，te， te.tfecoefficientofheetcohntdtofeveryparttsandcoffficientoftheherattafrofalbu.theecofffffficientofffffffferofalbu nt ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni、ni ni，ni， ni helosssanditssdsisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisisissississississississsisssisssisssisssss isisisisisisisisisisisisisi elandanalyzingththeefititeeteetetetetetetetetetetetetetetetetetetetetetetetetettetettettettettettettettettettettettettettettettettettettettettetttettet ettettttttttttt tskencalculcutetetempertureofifertlocctinsrghlwithmlcinlicceanlismth od，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc，dc dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc、dc， DC waeclalalofindthemstofthemotfthesizemstofthind andthetheeeeeeimensionttheemperturedisisttributionoftheemotro.attheemotro neeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeefengingtheolingweteeereleeeteerisewaeruyzed.ACO ssdgtothcecurolinpgrlinclie为tfepaerasanlanlanlanlanclie I-solitithirelcelottedfilidintemotterthen.solvetefru elefdfielvdcodirmthebohndododotbainththethimtrethimtr ibutiinonrsulthineaph 是andthcncom，ir，gtheer，ul，ss， mtheresulttsoftheeititeeltnltnltnswltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnltnlt ihispaermaesagraetsnse 模型SF eld； finiteeeemntmthod:couppledanlicmthodclasno:tm30】. 4感谢随着毕业论文的完成，北京交通大学研究生的一生也接近尾声。 经过最近两年在北京交通大学的学习，我感到收获非常丰富。在这期间，我增加了专业知识，开拓了视野，锻炼了思维，还有很多有缘的熟人老师和同学，是永远不会忘记的学习时间。 在此，我衷心感谢我的领导人张游戏黄教授。 感谢领导在我的学习和研究工作中给了我很大的支持和努力。 我在研究生中取得了很多成长，取得了很多进步，不仅学术上的充实，逻辑上的思维方式的提高也和张教授的教导分不开。 领导人在学术上广泛而深刻的知识，广阔的视野，认真而严格的学问方式，对学生的亲切而细心的关怀，给我带来了利益，一生难忘。 当我在学习中遇到困难时，领导总是耐心地指导我，真诚地帮助我。 领导人和教师风格不断鼓励我努力探索，激发积极性，为今后的研究和实践打下坚实的基础。 在此，我想向尊敬的领导人表示衷心的感谢和崇高的敬意。 同时，感谢张晓晨博士和科研的帮助，从课题中耐心地指导，在我的短期研究生学习期间学习论文的选题、资料的检索、论文的完成，张晓晨老师给了我很多无私的帮助。 感谢实验室同学王美平、刘彦忠、韩广朋、王君、韩舒淋等，他们的认真学习态度感动了我，我总是鼓励他们不忘努力地完成学习任务，并与他们讨论学术问题是我的一大乐趣。 此外，要向多年来关心和支持我的家人、朋友和家人表示无限的感谢和深切的祝福。 他们的关怀和鼓励给了我们战胜困难的勇气和决心。 北京交通大学硕士学位论文引言1引言1 .1课题研究的目的和意义电机是以磁场为媒介进行电能和机械能相互转换的电机。 电机在运行中发生各种损失，这些损失作用于电机的相应部件，使电机的温度上升。 这直接影响电机的输出、效率等性能和经济技术指标，同时也直接影响电机的运行可靠性和寿命【l】。 温度上升超过一定范围的话，会损坏马达，甚至会导致严重的经济损失和死伤者。 但是，在设计电机时，为了限制温度上升，对铜、铁、绝缘等材料的要求越来越高，导致电机制造成本的增加。 在制造电动机之前，必须根据其额定容量的大小，正确计算温度上升的范围。 目前电动汽车驱动电机一般采用永磁直流电机。 永磁电动机具有高输出密度、高转矩密度、高效率、高可靠性等优点 2，3，41 。 我国稀土资源丰富，为永磁电机的研究提供了重要支持。 但是，由于永磁材料的耐热性能差，对温度的限制更加严格，电动汽车用永磁电机的发热和冷却问题的研究变得越来越重要。 为了指导电机的设计，有效利用成本，正确的温度上升计算成为各电机厂商所追求的目标【5】。 正确计算电机各部件的温度上升情况，不仅为优化电机设计，为电机高效安全运行奠定了坚实的基础。 由于运行环境的制约，电动汽车用永磁电机的冷却系统采用集中水冷方式。 将冷却水填充到电动机壳体中，冷却定子绕组。 该冷却方式具有效率高、材料消耗少的优点。 电动汽车用永磁电机发热问题的研究可以说涉及到传热学、流体力学等诸多学科和领域，这使正确计算电机温度上升变得复杂和困难。 目前，计算电机内的流体场和温度场仍然是国际电机学科的前沿课题和难题之一。 电机内的换热是一个比较复杂的过程。 传统的计算方法比较粗糙，求得的是平均温度。 有限元法出台后，可以求出电机内部的温度分布、局部的热点、各部分的温度分布的差异。 影响马达温度上升的因素很多。比较相同类型的电机，热负荷的大小、铁芯的长度等会导致计算误差。 因此，在设计过程中，根据热分析的结果确定电机最热点的温度和位置，不仅对电动汽车用永磁电机的设计和安全运行具有重大意义，而且具有客观的工程意义。 与电磁分析相比，电机温升计算