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轮毂电机内部导流结构优化设计与温升分析
| 论文题名： | 轮毂电机内部导流结构优化设计与温升分析 |
| 关键词： | 轮毂电机;散热结构;温升分析;辐孔式转子;仿真模型;电动汽车 |
| 摘要： | 本文对用于驱动电动汽车的轮毂电机的散热结构和温升问题进行了研究，该轮毂电机采用了多级子电机并联工作模式，当应对不同的工况需求时，可以灵活的选择某一个或多个子电机并行工作，使得各子电机尽可能在自己的高效率区工作。但在某些极端工况下，特别是长时间的低速重载工况，参与工作的子电机的运行效率会大幅下降，导致电机温升增大，严重时可能会影响到电机的正常运行。 如果可以在设计阶段对轮毂电机在不同工况下的温升情况进行分析，并且据此提出一种合理有效的散热措施，对进一步提高电动轮的运行效率和热稳定性具有重大意义。论文针对这一问题展开研究： ①建立了适用于轮毂电机的流场仿真模型，考虑到模型的建模和计算难度以及实验样本等因素，本文仅针对轮毂电机的第三级永磁电机进行了仿真计算和分析，并在此基础上，提出了一种新型的散热结构——辐孔式转子，即利用转子上的辐孔兼起导流和流体通道的作用。通过由辐孔驱动空气形成的环流作用，在不增大电机体积的同时，使各个子电机内部空气的温升分布更加均匀，有效对流换热面积增大，进而提高轮毂电机整体的散热效率。 ②利用仿真模型分别对不同结构参数下的辐孔在轮毂电机内部的导流效果进行了对比，发现辐孔的结构参数对转子表面的换热系数和空气在环流通道中的流动状态影响较大，并据此对辐孔结构进行了优化。并针对优化后的辐孔结构，进一步分析了转子与电机壳体之间的间隙尺寸和电机转速对轮毂电机内空气的环流效果的影响，为轮毂电机的前期结构设计和功率分配提供一定的参考。 ③在流场仿真模型的基础上，分别以采用辐孔式转子的轮毂电机和采用普通转子的轮毂电机为分析对象建立了温度场仿真模型。通过对两者温升计算结果的对比，发现采用了辐孔式转子后，轮毂电机内部空气和壳体的温升分布更加均匀，这一现象可以进一步提高对埋置于电机壳体中的散热管路的利用效率，使容易出现热失效的绕组、磁瓦等位置的温升出现明显地下降。特别是针对轮毂电机的多子电机结构，通过空气的环流作用，可以充分利用处于空闲状态的子电机来分担处与运行状态的子电机的热负荷。 论文针对轮毂电机温升过高的问题，提出了辐孔式转子这种散热结构，并利用仿真模型对辐孔结构进行适当优化后，使辐孔式转子能够有效地降低多子电机式轮毂电机在某些极端工况下的最大温升，有利于进一步提高轮毂电机的功率密度。 |
| 作者： | 崔学东 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 舒红宇;蒋革非 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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