影响电动车用永磁同步电机温度分布梯度的相关条件的仿真分析_第1页
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文档简介

1、影响电动车用永磁同步电机温度分布梯度的相关条件的仿真分析摘要：本文提出了一种稳态温度场仿真的方法，以一台20kw 电动车用高功率密度永磁同步电机为例，以导热微分方程为基础，联合计算出的损耗值和热交换系数作为稳态温度场的内部热源和第三类边界条件，进行温度场仿真，通过实验和仿真结果对比，验证了计算方法的正确性，并讨论了不同条件下：不同机壳的水路形状及不同进出口平均水温对永磁同步电机温度分布梯度的影响，提出了优化意见。同时也讨论了不同温度永磁同步电机效率的影响。关键词： 电动车；稳态温度场；机壳形状；水温；效率；永磁同步电机 引 言永磁同步电机由于结构简单、体积小、重量轻、等优点，近年来得到了迅猛发

2、展。电动车用电机正是看中了永磁同步电机转子不存在电磁损耗，有较高的瞬时功率和效率1，因而具有很大的实用价值。然而由于电动车安装电机的空间狭小，导致散热环境恶劣，而且高功率密度的永磁同步电机产热严重，所以必然导致温升较高。过高的温度对电机的运行安全性和使用寿命都会造成很大的影响，为了减少这类问题的发生，准确预测电机在不同工况下的内部温度场分布以保证稳定安全运行是非常重要的。pmsm 温度场计算和仿真已成为电机设计领域中的热门研究课题。电机机损耗通常包括基本铁耗，电气损耗，机械损耗2。进行损耗数值计算后作为永磁同步电机仿真中内部热源，运用传统的怒赛尔特准则、雷诺准则和普朗特准则,计算出稳态温度场仿

3、真的第三类边界条件（热交互系数）。本文以一台20kw 电动车用高功率密度永磁同步电机为例，对定转子气隙进行了特殊的处理，引入有效导热系数，在仿真软件中建立了相应的等效电机几何模型，通过稳态温度场的仿真所得到的结果与实验数据进行对比可知该仿真模型是正确可行的。最后讨论了影响热交换系数的因素：水力直径及冷却水的平均水温，他们的变化对整体电机温度分布的梯度的影响，并给出了合理的建议。同时也就不同永磁体温度值对永磁同步电机输出效率的影响也进行了仿真分析。机壳水路形状对电机绕组最高温度的影响为了探讨不同水路形状对电机绕组温度梯度分布的影响，本文以一台20kw 电动车用高功率密度永磁同步电机为例，建立了电

4、机的两种相似机壳形状，分别对其仿真分析。电机仿真模型的建立温度场仿真模型是建立在电动车用永磁同步电机设计的基础上的，在有限元软件中建立电动车用永磁同步电机结构。定子槽的处理和定转子间气隙的处理参见文献3-5传统铁耗的计算方法。通过计算得到电机在相应负载45 分钟稳态实验中，转速为1910rpm，转矩为100nm 运行状态下个损耗值如表（1）所示：散热系数的求取参见文献7。得到散热系数值：稳态仿真结果和埋有传感器的实验温度如图（3）（4）所示：通过实验和仿真对比可知，在电机运行45min 时，绕组的最高温度相差3左右，验证了仿真模型的正确性。两种形状机壳的稳态温度场仿真在温度场仿真软件中，建立了电机的两种相似机壳形状，如下图（5）（8）所示：1.3 摩擦阻力的求取流体由于具有粘滞性，当流体在截面不变的直管路内流动时，就

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