電動汽車用輪轂電機(jī)油冷散熱的溫度場分析.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展，人們財富的日益增多，生活水準(zhǔn)的不斷提高，汽車產(chǎn)銷量逐年遞增。在為人類帶來便利的同時，也產(chǎn)生了諸多的問題，如環(huán)境污染和能源危機(jī)一直困擾著人們的生活。電動汽車的使用既節(jié)約能源，又減少了污染，有利于人類社會的可持續(xù)發(fā)展。輪轂電機(jī)憑借其體積小，可采用復(fù)雜的驅(qū)動方式來實現(xiàn)電機(jī)整體性能效率提高的優(yōu)點被廣泛用于電動汽車。而輪轂電機(jī)最常用的永磁同步電機(jī)由于內(nèi)部永磁體和絕緣材料的特性會受溫度變化的影響。在過高溫度下會造成絕緣老化、永磁

2、體退磁等不良后果。因此如何有效移除輪轂電機(jī)所產(chǎn)生的熱量就成為本文的研究重點。本文采用內(nèi)油冷卻的散熱方式對電機(jī)散熱系統(tǒng)主要做了如下研究工作：
　　首先，在電機(jī)電磁場理論與流體力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，通過磁熱耦合的方式利用有限元方法對比研究了內(nèi)油冷卻和自然冷卻兩種方法的散熱效果。通過有限元仿真軟件建立電機(jī)模型，應(yīng)用傳熱學(xué)理論與流體力學(xué)公式推導(dǎo)定轉(zhuǎn)子間在不同流體介質(zhì)和不同轉(zhuǎn)速情況下的對流傳熱系數(shù)。根據(jù)所得系數(shù)進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果研究不同冷卻

3、方式電機(jī)的溫度分布情況，研究兩種冷卻方式的散熱效果。
　　其次，對電機(jī)轉(zhuǎn)速、超載電流對于內(nèi)油冷卻方式散熱能力的影響進(jìn)行了研究，得出不同轉(zhuǎn)速、超載電流運行情況下電機(jī)的各熱源分布、電機(jī)穩(wěn)定運行后的溫度分布及運行穩(wěn)定溫度。建立了在采用內(nèi)油冷卻散熱方式情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)速與熱源、溫升的關(guān)系；以及電機(jī)的超載能力、超載電流與溫升的關(guān)系。
　　再次，討論了采用內(nèi)油冷卻方式時油量與散熱能力的關(guān)系。分析了使用較少油量情況下轉(zhuǎn)速與散熱的關(guān)系。通過流

4、體力學(xué)理論推導(dǎo)，得出在使用較少油量情況下，冷卻油在電機(jī)內(nèi)部隨轉(zhuǎn)速的變化而處于不同的運動狀態(tài)，從而推導(dǎo)出不同的轉(zhuǎn)速情況下的散熱能力。并用1/3油量與滿油量通過仿真分析油量對電機(jī)散熱能力的影響。同時，通過對電機(jī)本體端蓋的優(yōu)化進(jìn)一步改進(jìn)電機(jī)的整體散熱能力。
　　最后，對輪轂電機(jī)采用內(nèi)油冷卻散熱方式進(jìn)行溫升實驗，通過對比實驗結(jié)果與仿真結(jié)果證明本文所建立的模型在通過磁熱耦合有限元仿真所得到結(jié)果的正確性。證明了基于各仿真結(jié)果所得出的結(jié)論適用于