原文传递
发动机冷却风扇调速电阻的热分析和匹配研究
| 论文题名： | 发动机冷却风扇调速电阻的热分析和匹配研究 |
| 关键词： | 经济型乘用车;发动机;冷却风扇;调速电阻;热仿真分析;电机堵转;热匹配 |
| 摘要： | 以有刷直流电机驱动的电子冷却风扇(简称电子风扇)在经济型乘用车中被广泛的使用，通常在电路中串联电阻，具备调速的功能。在使用过程中，电子风扇不可避免的会存在电机堵转现象，虽然发生的概率较低，但电机堵转可能造成风扇损坏而使得车辆必须维修更换失效的零部件，甚至可能造成乘用车起火的严重事故。调速电阻是电子风扇的关键部件之一，在匹配工作当中存在安装结构、阻值选择、堵转保护等设计问题。电子风扇在低速模式堵转条件下，温度保险丝（简称温保）打开之前的发热传热行为尤为重要，匹配不当会造成车辆起火的严重事故。电子风扇在堵转时，高速工况可能造成电机不可逆破坏，低速工况电阻的温保应该及时打开，否则电子风扇就可能烧毁。匹配工作要充分了解风险，并从电机选型、风扇及护风罩(简称罩壳)材料选择、调速电阻选型及安装结构设计等方面确保安全匹配。 本文针对电子风扇低速堵转条件下的安全匹配问题，对调速电阻的发热传热行为以及电阻发热对罩壳温升的影响进行了研究，主要开展了以下研究工作： (1)建立了堵转条件下三种不同结构型式的调速电阻热仿真模型，并进行了试验验证。通过对实际结构简化构建了仿真模型，模型反映了不同的电阻结构类型，并体现了调速电阻在风扇总成中不同的布置角度和位置深度。针对施加不同的环境温度负荷和工作负载进行了仿真模拟，并通过电子风扇低速堵转试验，对仿真模型进行了验证，最终形成了可靠的仿真模型。 (2)针对多种电子风扇低速堵转边界条件进行模型的热仿真分析。这些条件主要包含有不同的电阻结构形式、不同的电阻布置角度和位置深度、环境高低温、堵转高低负载。围绕温保打开时间和罩壳温升两项关键指标，并结合罩壳材质(典型的如聚丙烯或尼龙改性塑料)许用温度对结果进行比较并找到了规律。通过有限元仿真分析了电阻体对罩壳传热的主要形式，探讨了降低罩壳温升的途径。 (3)基于研究结果对电子风扇的调速电阻热匹配方式提供指导。针对不同环境温度和不同负载下的低速堵转工况，给出了符合匹配设计原则条件下的调速电阻温保打开时间和罩壳温升曲线。在匹配研发阶段，通过匹配设计原则结合系统工程师提供的输入，可以快速地估计电子风扇低速堵转条件下温保的打开时间和罩壳的温升，从而在安全匹配的基础上，达到节省研发成本和时间的目的。 |
| 作者： | 肖振系 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘杰;陈国栋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
