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原文传递高原环境下电动汽车永磁同步电机温升特性研究

论文题名：	高原环境下电动汽车永磁同步电机温升特性研究
关键词：	电动汽车;永磁同步电机;温升特性;高原环境
摘要：	近年来，国家出台了大量政策鼓励发展新能源汽车使得新能源汽车产量迅速增长，在高海拔地区，新能源汽车保有量也是逐年增加。电机作为电动汽车的关键部件，在高原地区，其温升特性受海拔高度的影响较大，海拔越高，电机温升越大，输出功率越小，温度升高又会影响整机性能，进而影响电动汽车整车在高原环境下的适应性。同时，电机温度过高还容易引起绝缘的损坏、永磁体不可逆退磁、结构强度降低、寿命急剧下降等问题。而在高海拔地区，大气压强随海拔升高而降低，同时冷却液饱和温度下降，在这种情况下，电机冷却水极易产生沸腾现象，俗称开锅，此时冷却系统不只存在简单的纯对流传热，同时还存在两相流沸腾传热。针对高原特殊环境，研究电动汽车的永磁同步电机过冷沸腾传热特性，对讨论电动汽车在高原环境下的适应性具有重要意义。本文针对电机温度场，以及高原环境运行时的影响因素的问题主要做了以下研究。　　（1）简单描述了电磁损耗的原理及相关的理论计算公式，介绍了电机基本参数，建立了电机的电磁场二维模型，采用Ansoft Maxwell电磁场分析软件，通过模拟计算了电机在额定和峰值工况下运行时电机各部件的损耗，提供温度场模拟仿真时需要的热源参数。　　（2）为了简化计算过程，将电机绕组和绝缘体都进行等效处理，因电机转子具体结构对电机整体温升特性计算结果的影响不大，简化了转子结构，并创建车用永磁同步电机的三维温度场求解模型。通过流固耦合的方式，研究了电机在额定工况和峰值工况下运转时的瞬态温度场，分别获得了电机三维温度场分布云图以及电机绕组温升曲线。并搭建了电机温升试验平台，通过对比仿真计算结果和试验结果来检验仿真结果的正确性以及仿真模型的准确性。　　（3）基于电机在两种工况下的温度场计算结果，考虑冷却水的沸腾传热现象，采用RPI沸腾传热模型来模拟电机在高原环境下的运行情况，仿真计算了电驱动系统电机的温升特性。并与实验结果和单相流计算结果一起对比，发现两相流沸腾传热模型计算结果更接近电机试验的结果，因此对电机的温升特性研究考虑冷却液沸腾的影响是必要的。　　（4）考虑高原特殊环境的特点，在沸腾传热计算中改变大气压强以及冷却液的饱和温度、密度等物理性质，在高海拔情况下对电机的温度场进行仿真，得到电机在两种工况下的温度分布情况，并将其与单相流模型的仿真计算结果做对比，验证在高原环境下，电机因为沸腾传热的存在，可以得到更好的冷却。从而说明电机能够适应高原环境。基于电机沸腾传热模型，计算并分析了冷却液进口水温、高原环境的大气压强以及冷却水进口流速对电机温升的影响。
作者：	陈红玲
专业：	工程(车辆工程)
导师：	何联格;郑建军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆理工大学
学位年度：	2022