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新能源车用扁线电机温度场计算与油路结构优化设计
| 论文题名： | 新能源车用扁线电机温度场计算与油路结构优化设计 |
| 关键词： | 新能源车用扁线电机;电机损耗;冷却结构优化;流体场;温度场 |
| 摘要： | 扁线电机凭借其高功率密度、高转矩密度等优点，被广泛应用于新能源车用驱动电机中。然而随着功率密度和转矩密度的提高，电机发热量也会增加，为确保汽车安全稳定运行，电机通常采用具有高效散热能力的油冷方式，因此油冷式扁线电机成为新能源车用电机的研究热点之一。本文以一台油冷式扁线电机为例，采用有限元方法研究其电磁性能，并对油路结构进行设计与优化，通过流体场及温度场仿真计算研究油路结构对电机温升的影响。 为研究油冷式扁线电机电磁与热性能，本文建立了一台8极48槽的油冷式扁线电机，对电机空载与负载状态下的电磁性能进行计算分析，在满足性能指标要求的基础上，以降低齿槽转矩和转矩脉动为优化目标，进一步对电机进行优化设计，对比分析了“线性”和“V型”两种转子分段斜极方式，最终确定采用6段“V型”斜极的转子结构，并且计算分析优化后电机的电磁性能，电机的电磁性能得到改善。 为研究电机内的温升情况，本文首先计算分析了电机各部分损耗，由于端部绕组与槽内绕组所处位置的磁场分布不同，在采用有限元方法计算端部绕组产生的交流损耗时，通过只保留电机中的绕组部分模拟端部磁场，以获得更准确的绕组交流损耗。设计了电机的油路结构，通过电机流体场仿真计算，研究电机内部冷却油分配情况。为提高温度场计算效率，建立了电机三维温度场等效计算模型，并以温度场仿真结果为基础分析了冷却结构对电机温升的影响。 通过分析电机流体场及温度场仿真结果，确定油路结构中需要优化的部位。以冷却油分配均衡为优化目标，合理选择优化参数、设计正交实验矩阵，采用田口法优化油路结构，并按照实验矩阵中最优结果的各部位尺寸修改电机油路结构，然后通过对优化后电机温度场进行仿真计算，对比分析优化前后电机温升情况，验证了优化后油路结构的合理性。 |
| 作者： | 范伊杰 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 谢颖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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