原文传递
考虑多模式工况的漏磁可控永磁电机磁热耦合分析与优化设计
| 论文题名： | 考虑多模式工况的漏磁可控永磁电机磁热耦合分析与优化设计 |
| 关键词： | 电动汽车;漏磁可控永磁电机;磁热耦合;温度场;优化设计 |
| 摘要： | 近年来，随着新能源汽车的快速发展，安全、高效、节能、环保的纯电动汽车得到了各国政府和汽车生产厂商的大力支持和推广。磁通可控类永磁电机由于具有宽调速范围、高效率、高转矩密度等优点得到了纯电动汽车领域专家学者的广泛认可和重视。作为一种车用特殊电机，长时间运行以及运行过程中频繁的磁通控制和模式切换带来的热量会对电机的正常运行产生严重的负面影响。因此，就如何进行合理磁热设计，校核电机多工况运行热量，实现有效的热管理，成为该类永磁电机在电动汽车领域应用的关键和技术难点之一。结合电动汽车多运行工况的需求，本文研究了漏磁可控V型永磁电机（controllable leakage flux V-shaped permanent magnet，简称CLF-VPM），并从该类电机的磁热耦合机理、电机优化设计等方面展开研究。主要研究内容包括以下几个部分： 首先，介绍了新能源电动汽车的发展概况，详细阐述了目前国内外宽调速永磁电机和车用电机热管理研究现状；分析了CLF-VPM电机的基本结构，并通过有限元方法对该电机的损耗特性进行了研究，定性的论述了电机温升与损耗之间的关系。 其次，详细介绍了温度场分析的基本原理，建立了CLF-VPM电机的三维温度场仿真模型，给出了温度场的数学模型、求解域及边界条件。此外，为了使仿真结果能够更加接近真实值，采用磁-热双向耦合的方法，构建CLF-VPM电机温度场分析模型，通过反复迭代更新，实现了收敛的稳态温度场分析。 接着，考虑车用电机多运行工况的需求，提出多工况下温度约束的CLF-VPM电机分层多目标优化设计。该分层优化设计包括工况层、电磁层和温度层。在工况层中，通过建立整车模型，分析电机多运行工况特征，选取等效运行点；在电磁层中，选取电机电磁性能优化目标和结构设计变量，通过敏感度计算来划分高敏感度参数和低敏感度参数，然后对高敏感度参数和低敏感度参数进行了优化分析，获得优化方案解集；在温度层中，基于电机性能优化解集，分析电机损耗，通过温度场CLF-VPM电机温度场分析模型进行迭代，优选电机结构参数。 最后，结合电机制造工艺，优选CLF-VPM电机参数，并进行样机制造，搭建实验测试平台。对电机的空载反电势波形、稳态转矩电流波形、启动性能、变速变载等动态性能进行实验，通过测量变速、变载情况下的温度曲线，验证了所选择电机的合理性以及所提出的磁-热双向耦合的永磁电机优化方法的可行性和有效性。 |
| 作者： | 陈文汝 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 朱孝勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
