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纯电动汽车用永磁电机温度场分析

作　者: 赵飞
导　师: 王淑旺
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 永磁电机温度场有限元法 ANSYS Workbench
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 52次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
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 Workbench  27-28
    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

纯电动汽车用永磁电机温度场分析

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