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电动汽车用扁线永磁电机交流铜耗计算与分析研究
| 论文题名： | 电动汽车用扁线永磁电机交流铜耗计算与分析研究 |
| 关键词： | 电动汽车;扁线电机;交流铜耗;半解析计算;热校核 |
| 摘要： | 电驱系统作为新能源汽车核心零部件之一，对新能源汽车性能有着重要影响，随着电驱系统向着小型化、轻量化方向发展，扁线电机因顺应驱动电机的发展特点而迅速占领市场。目前，扁线电机在效率、功率密度、散热、振动噪声等方面已具有显著优势，但因其较大的导体横截面，伴随着更为显著的趋肤效应，在高频工况下交流铜耗能达到直流铜耗的两倍，高频交流铜耗过大的问题成为扁线驱动电机向高速化发展的瓶颈，如何有效抑制高频交流铜耗以保证电机效率和热安全成为亟待解决的问题，另外，扁线电机的电磁设计和热校核也需要高效可靠的仿真手段。为此，本文以电动汽车用扁线永磁电机为研究对象，对扁线电机交流铜耗计算方法、高频交流铜耗有效抑制措施、提升扁线绕组热校核精度的措施进行了研究，主要研究内容如下： 首先，对扁线绕组交流铜耗的产生机理进行了分析，对主流扁线交流铜耗半解析计算式总结为两类，分别做了公式推导和复现；从原理上阐述了两种半解析式的误差来源和优缺点，结合两者与槽漏磁特点提出了复合半解析法；搭建了定子交流铜耗实测平台，实测了一台扁线样机的交流铜耗，经实验测试复合半解析法计算结果与实测结果较为吻合，验证了所提出的复合半解析法兼具快速性和准确性。 另外，对扁线绕组高频交流铜耗抑制方法进行了研究，从电机本体设计尺寸参数入手，分别对定子绕组参数和定子铁芯参数对高频交流铜耗的影响做了仿真分析，具体参数有导体尺寸、层数、排布方式、定子槽型、槽口高度、和槽口宽度；着眼于上述措施抑制效果不明显的情况，基于槽漏磁分布特点和高频交流铜耗产生机理，对不等截面导体交流铜耗抑制策略进行了深入研究，通过仿真实验证实采取导体长宽最佳配比时对高频交流铜耗具有显著的抑制效果。 最后，基于工程实践发现，扁线电机热校核相较于传统散线电机误差更大，基于绕组结构提出了扁线绕组铜耗分离计算、热源分层加载、采用双向磁热迭代耦合计算的改进措施来提高热校核的精度，最后通过温升实验验证了上述改进措施的有效性。 |
| 作者： | 胡昊波 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李大伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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